루게릭병 환자가 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 통해 소통能力和 직업 활동을 되찾는 등 BCI 기술이 마비 환자들의 삶을 혁신적으로 개선하고 있습니다. 최근 침습적/비침습적 기술 발전과 더불어 글로벌 임상시험 참여자가 급증하며 중국은 의료용 BCI를 최초로 승인했습니다. 뇌-컴퓨터 연결을 통해 신경계 질환 및 마비 환자의 일상과 독립성을 회복시키는 이 분야는 실용화 단계에 본격 진입했다는 점에서 중요합니다.
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경영 요약: 이번 주 저는 루게릭병(ALS)을 앓고 있는 케이시 하렐(Casey Harrell)의 이야기를 다루었습니다. 그와 함께한 연구원들의 표현에 따르면, 그는 뇌 임플란트의 '첫 파워 유저'입니다. 하렐은 마비 상태이며 이 기기 없이는 말을 제대로 할 수 없습니다. 그러나 이제 그는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 거의 3년 동안 사용하며 '말하기', 웹 서핑, 그리고 기후 운동가로서의 업무를 사실상 독립적으로 수행하고 있습니다. 2023년 7월 기기 이식 후, 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스(UC Davis)의 연구팀은 그와 협력하여 기능을 조정하고 개선했습니다. 예를 들어, 정확도를 높였습니다. 또한 실수로 욕설을 하는 위험 없이 딸에게 말할 수 있도록 '비속어 필터'와 프라이버시 모드 등의 설정을 도입했습니다. 하렐은 이 기기가 자신에게 '혁명 그 이상'이라고 말했습니다. 그는 소득을 유지하고, 가족 및 친구들과 다시 연결되며, 딸에게 책을 읽어줄 수 있게 되었습니다. 그의 BCI를 개발한 팀은 마비된 사람들이 소통하고 온라인 세계와 교류하며 독립성을 되찾을 수 있도록 돕는 기술을 연구하는 여러 팀 중 하나입니다. 그리고 하렐은 '은혜를 갚고 과학 연구에 기여하는 동시에 개인적인 혜택도 얻기 위해' 자신의 뇌를 기꺼이 제공하는 자원봉사자들이 늘어나는 추세 속의 한 명입니다. 지난 몇 년간 BCI 임상시험 자원봉사자의 수는 급증했습니다. 올해 중국은 의료용 BCI를 승인한 최초의 국가가 되었습니다. 기술의 발전 덕분에 엔지니어들은 그 어느 때보다 다양한 기능을 제공할 수 있게 되었습니다. BCI 연구는 이제 본격적으로 도약하고 있습니다.
먼저, BCI는 다양한 형태로 존재한다는 점을 지적하고 싶습니다. 하렐의 기기에는 말과 관련된 전기적 활동을 감지하는 전극 세트가 뇌에 삽입되어 있습니다. 이 전극들은 머리 꼭대기에 있는 두 개의 연결 포트에 연결되며, 이는 컴퓨터에 플러그를 꽂을 수 있는 구조입니다. 이 컴퓨터에는 뇌 신호를 음소(말소리 단위)로 해독하고 하렐이 무엇을 말하고 싶어 하는지 예측하도록 학습된 소프트웨어가 탑재되어 있습니다. 그런 다음 그는 음성이 크게 재생되기 전에 시선 추적기를 사용하여 수정할 수 있습니다. 그러나 일부 BCI는 '플러그를 꽂을' 필요가 없으며 완전히 이식되어 무선으로 작동합니다. 다른 기기들은 덜 침습적입니다. 예를 들어, 뇌 표면에 유선 전극을 배치하거나 단순히 전극이 달린 모자를 쓰는 형태일 수도 있습니다. 여기에는 트레이드오프가 있습니다. 신호를 기록하려는 뉴런에 가까워질수록 신호 품질은 좋아집니다. 하지만 일반적으로 수술의 침습성이 높아질수록 합병증의 위험도 커집니다.
BCI는 다양한 기능을 수행할 수 있습니다. 하렐은 루게릭병을 앓고 있지만, 오늘날 사용되는 대부분의 BCI는 척수 손상 환자의 뇌에 이식되어 있습니다. 일반적으로 이들은 어느 정도의 마비 증상을 겪습니다. 예를 들어, 팔다리를 움직일 수 없지만 얼굴 표정이나 말하는 능력은 영향을 받지 않는 경우가 있습니다. 이러한 경우 BCI는 이동성을 높이는 데 도움이 될 수 있는 다른 종류의 기기를 제어하는 데 사용될 수 있습니다. 2024년, 휴스턴 대학교에 있던 미셸 패트릭-크루거(Michelle Patrick-Krueger)와 그녀의 동료들은 최초의 기기가 이식된 것으로 추정되는 1998년부터 2023년 말까지 진행된 모든 BCI 임상시험을 요약한 연구를 발표했습니다. 그들은 총 67명의 자원봉사자에게 BCI를 시험한 21개의 연구 그룹을 확인했습니다. 위트레흐트 대학교 메디컬 센터의 BCI 연구원인 마리스카 반스틴셀(Mariska Vansteensel)은 "그 이후로 그 숫자가 엄청나게 증가했다"고 말합니다. 올해 1월, 일론 머스크(Elon Musk)가 설립한 BCI 기업 뉴럴링크(Neuralink)는 지난 2년 동안 자사의 기기를 21명에게 이식했다고 발표했습니다. 또 다른 BCI 기업인 싱크론(Synchron)은 현재 북미와 호주에서 임상시험을 통해 기기를 테스트하고 있습니다. 상하이에 본사를 둔 뉴러클(Neuracle)은 2024년 11월부터 BCI를 시험해 왔으며, 최근에는 임상시험 외부에서 기기를 사용할 수 있는 승인을 받았습니다. 경쟁사인 뉴럴링크의 전 공동 창립자가 공동 설립한 프리시전 뉴로사이언스(Precision Neuroscience) 역시 기기의 임상시험을 진행 중입니다.
EXECUTIVE SUMMARY This week, I covered the story of Casey Harrell —a man with ALS who is “the first power user” of a brain implant, according to the researchers who worked with him. Harrell is paralyzed and unable to speak coherently without the device. He has now spent almost three years using a brain-computer interface (BCI) that enables him to “speak,” surf the web, and perform his job as a climate activist, largely independently. Since Harrell was implanted with the device, in July 2023, a team at the University of California, Davis, has worked with him to adjust and improve its offerings. They’ve refined its accuracy, for example. And they’ve introduced settings including a privacy mode and a “profanity filter” that lets Harrell talk to his daughter without risking accidental swearing. Harrell told me that, for him, the device is “nothing short of revolutionary!” It has enabled him to maintain an income, reconnect with friends and family, and read to his daughter. The team that developed his BCI is one of several working on ways to use technology to allow people with paralysis to communicate, engage with the online world, and regain some independence. And Harrell is one of a growing number of people volunteering their brains to, as he puts it, “pay it forward and do the scientific research … [and] get some personal benefit.” Over the past couple of years, the number of BCI trial volunteers has soared. This year, China became the first country to approve a BCI for medical use. Advances in technology are allowing engineers to provide more features than ever. BCI research is properly taking off. I should first point out that BCIs come in different forms . Harrell’s device includes a set of electrodes embedded in his brain that pick up the electrical activity associated with speech. Those electrodes are connected to two docking ports on top of his head that can be plugged into a computer. That computer is loaded with software trained to decode his brain signals into phonemes (units of sound in speech) and predict what Harrell wants to say. He can then use an eye gaze tracker to make any corrections before the speech is played out loud. But some BCIs don’t need to be “plugged in”—they’re fully implanted and wireless. Others are less invasive; they might involve placing wired electrodes on the surface of the brain or simply wearing a cap of electrodes, for example. There are trade-offs—the closer you get to the neurons you want to record from, the better your signal will be. But generally speaking, the more invasive the surgery, the higher the risk of complications. BCIs can also have different functions. Harrell has ALS, but most BCIs in use today are sitting in the brains of people with spinal cord injuries. Typically, these individuals have some degree of paralysis; for example, they may be unable to move their arms and legs, but their face and ability to speak are unaffected. In those cases, BCIs can be used to control other kinds of devices that might help with mobility. In 2024, Michelle Patrick-Krueger, then at the University of Houston, and her colleagues published a roundup of all trials of BCIs conducted between 1998 , which is when they believe the first device was implanted, and the end of 2023. They identified 21 research groups that, among them, had trialed BCIs in a total of 67 volunteers. “Since then, that number has increased a lot,” says Mariska Vansteensel, a BCI researcher at University Medical Center Utrecht. In January, Neuralink (the BCI company founded by trillionaire Elon Musk) announced that it has implanted 21 people with its device in the past two years. Synchron, another BCI company, is currently testing its devices in trials in North America and Australia. Shanghai-based Neuracle has been trialing a BCI since November 2024, and it recently obtained approval for the device to be used outside of clinical trials. Precision Neuroscience, cofounded by a former co-creator of rival Neuralink, is also trialing its BCI, which sits on the surface of the brain. At the same time, academic research has continued. The UC Davis team that worked with Harrell is part of BrainGate—a BCI research effort that has been running for the past two decades. Other academic teams are exploring a variety of devices, from the fully implanted to the minimally invasive. Since 2024, when Patrick-Krueger’s paper was published, the number of people who have been implanted with a brain electrode has more than doubled, according to Vansteensel. “My current estimation would be around 150 people,” she says. The technology is improving too. Take the BrainGate trial, for example. The first 17 years of that trial focused on the use of what researchers call “point-and-click” communication—allowing users to control a cursor and “click” with their brain activity. But in recent years the team has pivoted toward decoding speech, says David Brandman, the lead investigator on the team (and the person who implanted Harrell’s electrodes). Today, Harrell’s device uses a voice clone—the speech it produces is based on previous recordings of Harrell’s voice. But BCIs are still experimental. And plenty of questions remain about who might benefit from them—and how long the devices will last. So far, most BCIs have been implanted in people with spinal cord injuries. We know even less about how they might benefit other people who have ALS, for example. In some cases where the devices initially helped people with ALS—even someone who was completely locked in—the BCIs eventually stopped working. And scientists don’t really know why. The only way they’ll find out is through more research—and the participation of volunteers like Harrell. So it’s exciting to see trials truly take off. And I promise I’ll update you on where they stand two years from now. This article first appeared in The Checkup, MIT Technology Review’s weekly biotech newsletter. To receive it in your inbox every Thursday, and read articles like this first, sign up here . Deep Dive Biotechnology and health China has approved the world’s first invasive brain-computer chip—here’s what’s next The country wants to become a global leader in brain implants. Strong government support is expected to help accelerate that process. By You Xiaoying archive page Inside interoception: The hidden sense of how you feel inside Researchers are decoding how signals move between body and brain, with implications for how we understand and treat conditions from obesity to anxiety. By Katherine W. 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