美서 원숭이 실험 성공

사고로 손이나 팔 잃은 환자, 촉감 회복할 수 있는 길 열려

촉감(觸感)은 세상과 나를 이어주는 창(窓)이다. 손에 닿은 사물이 무엇인지, 어떻게 다뤄야 할지 알려주고, 연인 사이의 감정도 전달한다. 미국 연구진이 동물실험을 통해 뇌에 직접 전기자극을 주는 방식으로 손가락의 촉감을 모방해 전달할 수 있다는 사실을 입증했다. 이에 따라 사고로 손을 잃은 환자가 로봇 손가락으로 예전과 같은 촉감을 회복할 길이 열렸다.

과학자들은 이미 생각대로 움직이는 로봇 팔과 다리를 개발했다. 팔을 절단할 때 신경은 잘라내지 않고 가슴 근육으로 옮긴다. 이러면 뇌가 잃어버린 팔을 움직이려고 하면 이식한 신경에 의해 가슴 근육이 대신 수축한다. 로봇 팔은 가슴 근육의 수축을 분석해 뇌가 생각한 동작대로 움직일 수 있다. 〈본지 10월 7일자 B11면 기사 참조〉

하지만 아무리 정교한 로봇 팔이라도 촉감까지 되살릴 수는 없다. 뇌가 보낸 신호를 로봇 팔로 전달할 수는 있지만, 거꾸로 로봇 팔의 촉감을 뇌로 보내기는 어렵기 때문이다. 미 시카고대 슬리만 벤스매이아(Bensmaia) 박사 연구진은 원숭이 실험에서 이 같은 한계를 극복했다.

원숭이는 왼손의 집게손가락과 새끼손가락을 순차적으로 자극받으면, 오른손을 쳐다보도록 훈련받았다. 연구진은 원숭이 뇌 속의 촉감을 처리하는 부위에 미세 전극 100개를 심고 이때의 신경세포의 반응을 파악했다. 나중에 연구진이 전기 자극으로 똑같은 신경세포의 반응을 유도하자 원숭이는 손가락에 아무런 자극이 없었는데도 오른손을 쳐다봤다.

연구진은 손가락에 닿는 압력이나 촉감을 느끼기 시작하는 시점까지도 전극에 흐르는 전류의 양과 지속시간을 달리하는 방식으로 모방해낼 수 있었다. 그때마다 원숭이는 실제로 손가락이 자극을 받는 것처럼 반응했다. 벤스매이아 박사는 "로봇 팔의 센서가 뇌에 이식한 전극에 신호를 보내 실제 손가락과 같은 촉감을 느낄 수 있도록 하는 것이 불가능한 일은 아니다"고 말했다.

이번 연구결과는 15일 '미 국립과학원회보(PNAS)' 인터넷판에 실렸다.