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[TED] 뉴런을 위한 빛 스위치빛을 전기 자극으로 바꿔 뇌 질환을 치료

우리가 뇌 회로에 개입할 수 있다면, 세포들을 켜거나 꺼서 각 회로들이 특정 병에서 어떤 역할을 하는지 파악할 수 있습니다. 또한 특정 세포를 활성화시킴으로써 뇌의 특정 작용을 촉진하거나 차단하거나 지속시킬 수 있습니다.

MIT의 신경공학자인 에드 보이든은 뇌세포에 빛에 민감한 단백질 세포를 주입함으로써, 어떻게 광섬유 물질을 이용해 특정 뉴런들을 활성화 또는 비활성화시키는지를 보여줍니다. 이 연구를 실험에 적용하여, 그는 외상 후 스트레스와 유사한 증상을 가졌거나, 특정한 형태로 눈이 보이지 않는 쥐들을 치료해왔습니다.

전 세계에 이미 10억 명 이상의 사람들이 정신분열증, 알츠하이머, 우울증, 중독과 같은 뇌질환으로 고통받고 있습니다. 이런 질환들은 감정과 정체성에 혼동을 주어 존재를 바꿔 버릴 뿐만 아니라, 결국엔 생명을 앗아갑니다. 지금까지 뇌 질환을 위해 많은 약물이 개발되었지만 결과적으로 우리 뇌에 심각한 부작용을 초래하는 등 완전한 해결책을 제시하지 못했습니다.

하지만 연사는 11년 전 자신이 신경 과학을 시작했을 때, 뉴런 또한 전기 기기라는 점에 착안하여 전기 변화를 이용하는 방법에 주목했다고 말합니다. 주변을 제외한 하나의 세포에만 전기를 켤 수 있다면 이 세포가 다른 세포들을 활성화 또는 비활성화하는 기재가 파악됩니다. 또한 초정밀 조종이 가능해져서 그동안 빗나갔던 회로 계산을 바로잡을 수 있게 됩니다.

만약 빛을 전기로 바꿀 수 있는, 태양 전지 같은 작은 단백질이 있다면 이것을 뉴런에 주입하고 빛을 투사해 전기를 사용할 수 있을 겁니다. 뇌 안으로는 광섬유를 사용하여 빛을 비출 수 있습니다.

야생에서 발견되는 특정 조류(藻類)에는 그 세포막 속에 빛을 전기로 변환시키는 작은 단백질이 있습니다. 이 분자들을 채널로돕신스(channelrhodospins)이라 부르는데, 마치 태양 전지처럼 파란빛을 받으면 작은 구멍이 열려 전기를 띤 입자가 구멍으로 들어가 충전됩니다. 이 단백질이 뉴런에 설치되면 뉴런은 빛에 활성화되게 됩니다.

연사는 이 연구가 임상에 적용된다면 공포에 대한 기억이나 외상후 스트레스와 같은 질환을 극복할 수 있다고 합니다. 뿐만아니라 아주 잠깐 뇌회로를 꺼 뇌를 초기화 함으로써 간질과 같은 과도한 뇌 활동 질환을 치료할 수 있을 것이라고 말합니다. 또한 초정밀 조종이 가능해진다면 파킨슨씨 질환의 치료가 가능하며, 채널로돕신 (channelrhodopsins) 또한 시각 장애를 위한 고화질 카메라로 개발할 수 있을 것이라고 말합니다.

주최자인 후안 엔리퀘즈는 켜고 끄는 스위치처럼 뇌를 두 가지 색으로 조종할 수게 있게 된다면 이 기능을 이진부호처럼 활용하여, 앞으로 기억을 다운로드하고 업로드 할 수 있게 되느냐고 묻습니다. 그러자 연사는 이것이 지금 자신이 작업 중인 분야이며, 성공한다면 뇌에 정보를 기록하고 다시 빼낼 수 있게 될 것이라고 말합니다.

민들레 기자  innovator79@naver.com

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