인공지능을 통해 기억력이 떨어지는 순간을 포착해 표적 전기 자극을 주는 일종의 전자약이 효능을 입증하면서 상용화에 대한 기대감이 높아지고 있다.

낙상이나 교통사고 등으로 일어나는 외상성 뇌손상에 대해 기억력을 획기적으로 높이는 혜택을 보여준 것. 연구진은 뇌전증 등에까지 범위를 넓혀 가능성을 확인한다는 계획이다.

현지시각으로 18일 뇌 자극(Brain Stimulation)지에는 외상성 뇌손상 환자에 대한 표적 전기자극 요법의 효용성에 대한 연구 결과가 게재됐다(10.1016/j.brs.2023.07.002).

외상성 뇌손상(TBI)은 말 그대로 교통사고나 낙상 등 외부의 충격에 의해 뇌 기능이 손상돼 기역력 등이 크게 감소되는 증상을 말한다.

하지만 이러한 기억력 상실 등에 대한 치료제가 표준 요법은 아직 정립되지 않은 것이 사실. 특히 이러한 외상성 뇌손상은 뇌전증 등의 주요 원인이 된다는 점에서 경각심이 더욱 높아지고 있는 상황이다.

연구진이 인공지능을 결합한 표적 전기 자극 요법을 개발하고 이에 대한 검증에 들어간 배경도 여기에 있다.

현재 뇌전증과 파킨슨병, 우울증을 포함한 다양한 뇌신경학적 질환에 전기 자극을 통한 다양한 접근이 이뤄지고 있다는 점에서 이에 대한 가능성을 확인한 셈이다.

특히 이번 연구는 과거 뇌의 상태와 무관하게 입력한 대로 전기 자극을 주는 개방 루프(open-loop)에서 나아가 인공지능을 활용한 폐쇄 루프(closed-loop)를 활용했다는 점에서 더욱 주목을 받고 있다.

폐쇄 루프를 활용하면 환자의 상태에 따라 방식을 달리할 수 있다는 점에서 맞춤 치료의 기반이 되기 때문이다.

이러한 폐쇄 루프는 머신러닝을 기반으로 하는 인공지능이 있어 가능했다.

상당 시간동안 환자가 단어를 공부할때 신경 데이터를 분석해 데이터를 축적한 뒤 머신러닝 알고리즘을 활용해 환자의 기억력이 떨어지는 순간을 포착하는데 성공한 것.

쉽게 말해 뇌 활동을 실시간으로 모니터링 하면서 폐쇄 루프 인공지능을 통해 기억력이 저하되는 순간을 포착한 셈이다.

결론적으로 평소 뇌 기능이 이뤄질때는 모니터링만 지속하다가 환자의 기억력이 떨어지는 순간에 측두 피질에 표적 전기 자극을 적용하는 모델인 셈이다.

실제 임상 연구 결과는 놀라웠다. 이렇게 인공지능 유도로 기억력이 떨어질때마다 고주파 전기 자극을 준 결과 그렇지 않은 환자에 비해 기억 확률이 무려 19%나 상승했기 때문이다(P=0.012).

연구를 이끈 펜실베니아대 제이콥(Michael Jacob Kahana) 교수는 "폐쇄 루프를 활용한 전기 자극 요법이 환자의 기억력 회복에 상당한 도움이 된다는 것을 보여준 첫번째 연구라는 점에서 의미가 있다"고 설명했다.

이에 따라 연구진은 이러한 솔루션을 외상성 뇌손상 환자를 넘어 뇌전증, 파킨슨병 환자에게 확대 적용하며 상용화 가능성을 타진한다는 계획이다.

제이콥 교수는 "특히 이번 연구를 통해 전기 자극이 들어간 순간 뿐 아니라 전체적 기억력이 향상될 수 있는 가능성을 얻었다"며 "단순히 외상성 뇌손상 환자를 넘어 뇌전증, 파킨슨병 등 다양한 뇌 신경 질환에 확대 적용할 수 있다는 것을 시사한다"고 밝혔다.