뇌에서 전기를 생성한다? 뇌 자극법·생체에너지·뉴럴링크(Neuralink)

 

움직임을 만들기 위해 뇌에서 발생하는 정보처리 과정이 수많은 뇌신경 내 전기 작용 (뉴런과 뉴런 사이의 전기신호의 전달)과 관련이 있다는 것이다. 많은 과학자들은 뇌에 직·간접적인 전기 신호를 전달하여 뇌 작동을 적절히 조절함으로써 우리가 원하는 움직임을 만들어 낼 수 있다고 주장한다. 이러한 방법을 ‘뇌 자극법(brain stimulation)’이라고 한다

출처 | 스포츠 과학LAB '운동과 뇌과학' 33p 중 발췌

 

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생체 전기 에너지를 만드는 '생명활동'

어쩌면 우리가 일을 하거나 스트레스받을 때 '머리가 터질 것 같다'는 표현이 진짜 맞을지도 모른다는 생각이 듭니다. 먼저 인간이 소모하는 전기의 양을 살펴보면, *성인 한 사람이 1시간을 휴식할 때 대략 420kJ(킬로줄, 100㎉) 정도의 에너지를 사용한다고 합니다. 이를 전기 단위로 환산하면 116W에 해당합니다. 뇌는 시간당 20W 정도 전기를 소모한다고 합니다.

 

그렇다면 우리 인체는 이런 상당한 양의 전기를 도대체 어떻게, 그리고 또 얼마나 생산할까요? **인체에서 일어나는 생리현상(숨쉬기, 체온유지, 혈액이동 등)은 생명을 유지하는데 꼭 필요한 활동이기 때문에 '생명활동'이라고 하는데, 이 활동에서 발생하는 에너지를 생체전기라고 합니다.

 

 

***생명활동을 통해 만들어지는 전기 에너지는 밝혀진 바로는 약 116W라고 합니다. 1시간을 걸을 경우 5.0~8.3W의 전기 생성되고, 책 보기 190W, 격렬한 운동 700W, 사람들과 대화하기 0.33W, 잠을 잘 때 75W, 호흡할 때 0.4W 등등 수많은 다양한 생명활동을 통해 전기가 만들어지는 것이죠. 이 수치를 합하면 모두 약 1090W(1.09㎾)가 되며, 이는 스마트폰을 400번 넘게 충전할 수 있고, 전구 10개 이상을 켤 수 있는 전기량이라고 합니다. 그러나 모든 사람이 같은 전기에너지를 생산하는 것은 이며, 각자 활동이 달라 이 수치는 정확하게 알 수는 없다고 하네요.

 

* 아시아 경제 뉴스, [과학을읽다]인체가 하루에 생산하는 전기량은?, https://www.asiae.co.kr/article/2020020715180026611 중 발췌
** 아시아 경제 뉴스, [과학을읽다]인체가 하루에 생산하는 전기량은?, https://www.asiae.co.kr/article/2020020715180026611 중 인용
*** 아시아 경제 뉴스, [과학을읽다]인체가 하루에 생산하는 전기량은?, https://www.asiae.co.kr/article/2020020715180026611 중 인용

 

 

이러한 ****생명활동을 통해 체내 생성되는 에너지는 뇌를 자극함으로써 어떤 현상을 파악하고, 이에 따른 행동을 유발한다고 합니다. 예를 들면 어떤 행동을 하는 데 있어 우리 몸에서 크게 3단계의 정보처리과정이 이뤄지는데요,

[1단계] 시각적 정보를 뇌로 전달
[2단계] 반응 선택단계 (할지 말지 결정)
[3단계] 운동프로그래밍 단계 (행동을 결정했다면 그 행동을 구체적으로 어떻게 할지 조직)

이러한 *****정보처리 과정은 뇌의 여러 주요 부위 에서 '필요한 정보를 발생'시키고 서로 그 정보를 교류하는 것을 통해 이뤄진다고 합니다. 그리고 최종적으로 완성된 정보는 척수와 운동신경(motor neuron)을 통해 우리의 근육에 전달되고, 이를 받아들인 근육은 힘껏 수축하여 우리가 원하는 움직임을 성공적으로 만들어내는 것이죠.

 

****출처 | 스포츠 과학LAB '운동과 뇌과학' 33p 중 인용
*****출처 | 스포츠 과학LAB '운동과 뇌과학' 33p 중 인용

 

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생체에너지 활용 미래기술, 뉴럴링크 Neuralink

그렇다면, 생체 에너지를 활용하여 영화 속에나 나오는 '뇌 속에 칩 심기'나 '안구 디스플레이'같은 것들도 가능하겠죠? 테슬라(TESLA)의 CEO이자 스페이스 X(Space X) CEO인 일론머스크가 야심하게 준비하는 생명공학 스타트업 '뉴럴링크(Neuralink)'에서는 이미 이러한 생체에너지를 기반으로 '인간의 지능'을 증강시키기 위한 기술개발의 최전선에 서있습니다.

 

특히 최근 사람의 뇌에 칩을 이식하는 수술에 성공했는데요, 생각만으로 타인과 소통하고, 컴퓨터를 조작하는 것을 1차적 목표로 두고 있습니다. 

 

뇌 안에 컴퓨터 있다... 머스크의 ‘뉴럴링크’, 칩 이식 성공

일론 머스크는 뉴럴링크(Neuralink)는 인공지능의 태동에 따른 인간의 위협이 사실화되자, 인공지능으로부터 우위에서 밀리지 않도록 인간의 지능을 증강시키기 위한 기술이라고 소개하기도 했습니다. 특히 뇌에 흐르는 전극을 이용해 데이터를 읽고 쓰거나 AI의 도움을 받는 것이 가능한 장치를 목적으로 다양한 실험을 하고 있는데요,

 

무엇보다 팔다리를 쓰지 못하는 사람들이 생각만으로 스마트폰이나 컴퓨터를 제어할 수 있는 것을 최우선으로 개발할 것이며, 아직은 칩 이식으로 뇌에 어떤 영향을 미치는지 밝혀지진 않았으나, 수술이 위험할 수 있음에도 이 위험을 감수해서 장애를 극복하고자 하는 이들에게 큰 관심을 불러일으키고 있습니다.

 

Neuralink's self-contained neural implant functions without the aid of external hardware. PHOTO: NEURALINK

 

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뉴럴링크와 생명윤리

일론머스크는 지난 2020년 뉴럴링크 시사회에서 살아있는 돼지로 뉴럴링크의 장치를 이식하여 시연했고, 돼지 위에 설치된 디스플레이는 뇌 신호 전달장치로 등록되는 전자 뇌 활동을 스트리밍 했습니다.

 

이 시연회가 시사하는 바는 뇌의 특정 활동은 특정 신호를 내보내고, 이 신호와 실제 생각하는 것의 교차점을 만들어 칩을 활용하여 더욱 뇌의 활용을 증가시키겠다는 것이었는데요, 머스크는 뿐만 아니라 게임에도 접목하여 사용할 의사가 있다고도 했었죠. 뉴럴링크의 임플란트에는 뇌의 전기로 저장되는 배터리, 중앙처리장치, 블루투스 모듈 등 약 천 개의 전극 접점장치가 탑재되어 있습니다.

 

 

이후 2022년 11월 30일 '쇼앤텔(Show and Tell)' 행사에서는 '시각적 임플란트(Vision Implant)'를 살아있는 원숭이 뇌에 심어 임상시험을 진행 중이라 밝혔고, FDA승인을 통해 인간을 활용한 인체실험을 할 계획을 밝혔었는데요, 이후 계획대로 실험을 하게 된 것이죠.

 

'텔레파시'라고 불리는 무선두뇌칩 (Neuralink's Brain Chip)을 활용하여 원숭이를 통해 시연했던 '시각적 임플란트'처럼 무선으로 시각에 저장된 이미지를 저장해 시각장애를 갖고 있는 분들을 시작으로 점차 범위를 넓히게 된 것이죠.

 

 

사실 시신경을 자극하는 임플란트는 이미 2000년대 초반부터 소수의 마비환자들 치료를 위해 사용되어 왔습니다. 마비환자들이 뇌로 컴퓨터를 제어하여 시신경을 관통하는 전기자극 장치를 이용했던 사례가 이미 있긴 했습니다. 다만, 좀 더 대중화의 영역에 일론머스크가 접근했다고 볼 수 있죠.

 

하지만 임상실험이 성공한 것과는 별개로, 동물실험에서 여러 문제가 FDA로부터 여러 번 지적받았음에도 불구하고 강행한 임상실험이기 때문에 추후 어떤 문제로 돌아오게 될지는 알 수 없습니다.

 

뉴럴링크, 일론머스크 / 사진 https://www.carandbike.com/news/elon-musk-expects-neuralink-s-brain-chip-to-begin-human-trials-in-6-months-3205159

 

그러나 중요한 것은 기술 발전과 발전에 따른 기술의 실현, 현실화가 아닙니다. 실험이 성공했다고 해서 마냥 좋을 수만도 없을 것입니다. 그  초래될 수많은 범 사회적 요소들에 대한 미흡한 준비와 때문이죠.

 

예를 들면, 초인간화(뉴럴링크와 같은 뉴테크놀로지 임플란트 탑재)가 되었을 경우 인간의 범주를 아득히 뛰어넘는 지식과 기술을 갖춘 그가 과연 똑같이 이 사회를 살아갈 수 있을 것인가? 혹은 이들이 해킹을 당할 경우 그에 대한 보안과, 해당 범죄에 대한 여러 가지 해결 방안 등, 우리가 현재 생각하지 못하는 수많은 문제에 직면할 수 있는 거죠.

 

 

특히 최근 AI관련 법이 EU에서 최초로 발의되었듯, 인간의 영역을 뛰어넘어 통제가 불가능해질 수 있는 부분들에 대해서 어느 정도 사회적 합의가 이뤄져야 이후 큰 문제들이 발생하지 않을 수 있습니다.

 

일론머스크가 시작하는 뉴럴링크 임플란트들로 분명히 '당장은 사는 것이 어렵지만, 또 그로 인해 삶을 찾을 수 있는 사람들'도 생겨날 것입니다. 그러나 역사적으로도 그렇듯 의학적 기술, 과학 기술 발전의 이면에는 늘 수많은 생명의 희생이 있었다는 점을 들면, 결코 생명윤리에 대한 부분을 생각하지 않을 수 없습니다. 기술도 중요하지만 우리의 생명과 살아갈 권리가 더 중요하기 때문이죠.

 

 

사례로 들지는 않았지만, 인간들의 수명 연장에 대한 욕망과 삶에 대한 소원은 끊임없이 때문에 뉴럴링크뿐만 아니라 앞으로는 본격적으로 '인공장기, 인공관절, 로봇 팔, 로봇 다리'와 관련된 실험들을 통해 강화 육체, 사이보그 문제가 실제화될지도 모릅니다.