미군이 뇌를 청소해 수면의 질을 높이는 휴대형 장치 개발에 나섰다. 수면 유발 펩티드를 조작해 병사들 잠을 조절하는 국방부 산하 고등연구계획국(DARPA) 실험과 더불어 관심이 집중됐다.
미국 라이스대학교 연구팀은 최근 공식 채널을 통해 미군의 정식 의뢰로 수면의 질을 향상하는 소형 디바이스를 개발 중이라고 밝혔다.
이 장치는 전기자극과 초음파를 통해 뇌척수액의 흐름을 조절하는 것이 핵심이다. 이를 통해 뇌 본연의 청소 작업을 촉진, 병사의 수면 리듬을 최적으로 유지할 수 있다는 게 연구팀 설명이다.
연구팀 관계자는 “수면 중 뇌 내에서는 유해한 노폐물이 뇌척수액에 씻겨 내려가는 일련의 작업이 이뤄진다”며 “인생의 3분의 1을 차지하는 잠은 말 그대로 뇌를 씻어내는 청소 작업인 셈”이라고 말했다.
뇌의 자연적 청소 시스템은 림프계와 글리아 세포(gliacyte), 즉 글림프계가 관여한다. 글림프계는 일종의 하수도로 뇌에서 신경세포들이 작업을 수행할 때 생성되는 대사 노폐물을 제거한다. 이 시스템이 장애를 일으킬 경우 각종 신경계 질병이 발병하는 것으로 학자들은 보고 있다.
미 국방부는 이 글림프계 활동을 조절하면 병사들의 수면의 질을 높이고 사기나 퍼포먼스도 끌어올릴 수 있다고 봤다. 이를 위해 라이스대학 연구팀에 정식 개발을 의뢰한 상태다.
연구팀 관계자는 “현시점에서는 뇌 신호를 감지하는 센서와 이를 처리하는 알고리즘, 뇌척수액의 흐름을 촉진하는 신경 변조 디바이스가 필요하다”며 “뇌 신호 검출 방법으로는 뇌파 센서(EEG)나 혈류 센서(REG), 안와 초음파 센서(OSG), 경두개 초음파 도플러(TCD) 등이 고려되고 있다”고 말했다.
이어 “뇌 신호들을 일련의 알고리즘이 처리해 뇌 상태를 파악하면 그에 따라 경두개 전기 자극(TES)이나 저강도 집속 초음파 펄스(LIFUP)로 뇌 속 액체의 흐름을 조절, 청소 효과를 향상시킬 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
연구팀은 뇌 속 액체를 계측·제어할 수 있는 휴대용 장치가 병사뿐만 아니라 수면장애는 물론 알츠하이머병 등 신경질환 치료에도 도움이 될 수 있다고 전망했다. 미군이 초기 투자한 비용은 약 32억원으로 전해졌으며, 1년여 뒤 프로토 타입이 완성될 예정이다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
