한국과학기술연구원(KIST)은 임매순 바이오마이크로시스템연구단 박사팀이 Shelley Fried 하버드 의대 교수팀과 망막 질환의 진행 정도에 따른 인공 시각 신경 신호 변화 패턴을 확인했다고 16일 밝혔다.
망막 색소 변성이나 노인성 황반 변성 등 망막 변성 질환은 빛을 전기화학적 신경 신호로 변환해주는 광수용체 세포들을 파괴해 시력을 잃게 하는 질병이다. 이 질병들은 치료 약물이 존재하지 않고, 신경조직이 복잡한 망막은 이식이나 교체도 불가능하다.
다행히 광수용체 세포 뒷단에서 뇌로 신경 신호를 전달하는 신경절 세포들이 살아남기 때문에 안구 내에 마이크로 전극을 이식해 전기로 자극하면 인공 시각을 형성할 수 있다. 이러한 원리로 동작하는 인공 망막 장치는 망막 변성 질환으로 실명한 환자들의 유일한 시력 회복 방법이다. 하지만 이식받은 환자마다 성능 차이를 보이는 원인을 알지 못해 일반적으로 적용하지 못했다.
인공 망막 장치는 전기자극을 반복해 인공 시각 이미지를 주기적으로 갱신한다. 따라서 일관된 신경 신호를 받는 것이 중요하다. 가령 사용자가 알파벳 ‘K’를 계속 응시하는 동안에는 반복되는 전기 자극들이 모두 ‘K’를 의미하는 신경 신호를 형성해야 해당 글자를 인지할 수 있다.
하지만 변성 망막에서 일관성이 낮아지면, ‘K’를 바라보고 있는데도 각각의 전기 자극이 ‘L’, ‘R’, ‘S’ 등 서로 다른 알파벳을 나타내는 신경 신호를 뇌로 전달해 무엇을 보고 있는지 해석하기 어렵게 된다
연구팀이 각 신경 세포에 동일 전기 자극 반복시 발생하는 신경 신호가 서로 얼마나 비슷한지 평가한 결과, 정상 망막에서는 신경 신호가 비슷해 높은 일관성을 보였지만, 망막 변성이 진행되면서 일관성은 감소했다.
연구 결과는 ‘IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering’ 최신호에 게재됐다.
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