마비된 사람의 움직임과 감각을 회복시키는 새로운 기술

한 무리의 연구자들이 45세의 키스 토마스(Keith Thomas)를 둘러싸고 그들의 눈은 그의 오른손에 고정되어 있습니다. 그들은 손가락이 컴퓨터 화면에 이미지를 비추기 위해 팔랑팔랑 튀어나올 때와 다시 안쪽으로 구부러지기 시작할 때 환호하며 “열어, 열어, 열어”라고 재촉합니다.

2020년 7월 다이빙 사고로 가슴 아래가 마비된 토마스는 뉴욕에 있는 노스웰 헬스(Northwell Health)의 파인스타인 의학 연구소(Feinstein Institutes for Medical Research) 연구진이 주도한 최첨단 임상 시험 덕분에 다시 손을 움직일 수 있게 되었습니다. 실험을 주도하고 있는 Feinstein Institutes의 생명공학자인 Chad Bouton은 Thomas가 뇌, 척수 및 신체를 모두 회복하기 위해 뇌, 척수 및 신체를 연결하는 기술인 이중 신경 우회를 받은 세계 최초의 인간이라고 믿고 있다고 말합니다. 그의 움직임 능력과 촉각은 실험실 밖에서도 가능합니다.

현재까지는 치료가 효과가 있는 것 같습니다. 토마스는 이제 팔을 들 수 있고 여동생의 손길을 포함하여 피부의 감각을 느낄 수 있습니다.

Thomas는 “무언가를 느낄 수 있다는 것은 말로 표현할 수 없습니다.”라고 말합니다.

Thomas가 2021년에 Bouton의 연구실에서 일하기 시작했을 때 그는 휠체어 프레임에서 팔을 들어올릴 수 없었습니다. 약 1년 동안 Bouton과 그의 팀이 사고 후 기본적인 기능을 이해할 수 있도록 돕기 위해 Thomas의 주요 임무는 컴퓨터 화면에서 손이 움직이는 것을 관찰하고 그 동작을 복사하는 것이었습니다. 그의 좌절감은 그의 몸이 그의 마음의 명령을 따라갈 수 없었기 때문입니다.

2023년 3월 15시간에 걸친 수술 이후 상황이 바뀌었습니다. 그 동안 신경외과 의사인 Ashesh Mehta 박사는 오른쪽 손과 손가락의 움직임과 느낌을 제어하는 ​​토마스 뇌의 초특수 영역에 5개의 작고 깨지기 쉬운 전극 배열을 배치했습니다. 올바른 지점을 찾았는지 확인하기 위해 Mehta는 수술 중에 Thomas를 깨우고 뇌의 해당 영역을 자극했습니다. 그는 즉시 토마스가 거의 3년 만에 처음으로 손가락 일부를 느낄 수 있었다고 말했습니다. Mehta는 “매우 좋은 느낌이었습니다.”라고 말했습니다.

이제 토마스가 움직이는 것에 대해 생각할 때(예를 들어 자신이 병을 쥐고 있다고 상상하면) 어레이는 그의 뇌에 있는 전기 신호를 그의 두개골에 있는 증폭기로 전송하고, 이 증폭기는 HDMI 케이블을 통해 신호를 몇 피트 떨어져 있는 게임용 컴퓨터로 전달합니다. 떨어져 있는. 컴퓨터는 해당 메시지를 해독하고 토마스의 피부에 배치된 전극에 신호를 보내며, 이 전극은 그가 상상하는 동작을 수행하는 데 필요한 근육을 자극합니다. 모든 일은 거의 실시간으로 이루어지지만, 움직임을 상상하고 시도하는 데는 토마스의 노력이 필요합니다.

Thomas는 이 과정이 어떤 날에는 다른 날보다 더 힘들게 느껴지며 그 이유가 항상 명확하지는 않다고 말합니다. 하지만 그 몇 달 동안 손을 쳐다본 끝에 토마스는 마침내 자신의 손을 사용할 수 있게 되었습니다. “정말 놀랍습니다.”라고 그는 말합니다.

움직임과 함께 토마스도 감각을 되찾고 있습니다. 그가 물체나 사람을 만지면 피부에 있는 센서가 컴퓨터에 신호를 보내고 컴퓨터는 뇌의 배열과 통신합니다. 이제 그는 자신의 손을 느끼거나 손가락 끝의 센서를 쓰다듬는 깃털을 느낄 수 있습니다. 촉각은 사고 전의 느낌을 그대로 느낄 수는 없지만(Thomas는 이를 에너지 폭발이라고 표현함) 발전을 거듭하고 있습니다.

Bouton은 “누군가의 손을 만지고 느끼는 것은 인생에서 매우 중요한 부분입니다.”라고 말합니다. 셔츠 단추를 채우거나 스티로폼 커피잔을 으깨지 않고 잡는 등 기능적인 작업을 수행하려면 정확한 촉각도 필수적입니다.

토마스의 사례는 지난 수십 년 동안 마비 연구가 얼마나 발전했는지 보여줍니다. 약 20년 전, 연구자들은 현재 토마스가 사용하는 것과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)가 마비 환자가 자신의 생각을 사용하여 작업을 수행하는 데 도움이 될 수 있음을 입증하기 시작했습니다. 약 10년 후, 마비가 있는 인간이 자신의 생각을 사용하여 로봇 팔다리를 제어할 수 있다는 연구를 바탕으로 Bouton과 그의 팀은 신경 우회를 사용하여 마비된 남자의 팔의 감각이 아닌 움직임을 회복했습니다. 사고.

그 이후 몇 년 동안 연구팀은 사고나 뇌졸중에서 회복 중인 사람들의 이동성을 회복하기 위해 척수 자극을 사용해 왔습니다. 그리고 올해 초, 한 과학팀은 마비가 있는 남성이 뇌와 척수 사이에 다리를 만들어 자연스럽게 다시 걸을 수 있도록 도왔다고 보고했습니다.