특수 제작한 콘택트렌즈를 쓰면 미세한 전기가 뇌를 자극해 우울증을 치료할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
연세대 신소재공학과 박장웅 교수팀은 렌즈 속의 눈에 보이지 않는 초박형 전극이 뇌로 연결된 신경 통로에 전기신호를 보내 우울증을 치료할 수 있는 스마트한 콘택트렌즈를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 일단 생쥐 실험을 통해 이 렌즈가 우울증 치료에 효과가 있음을 확인했다.
이 콘택트렌즈는 ‘눈을 통해 뇌의 우울증 회로를 고치는 투명한 리모컨’이라고 볼 수 있다. 렌즈의 초박형 전극은 뇌로 이어지는 신경 통로에 전기 신호를 보내, 잠자고 있던 감정 조절 회로를 다시 깨워준다. 특히 눈 표면에는 자극을 주지 않으면서 뇌 깊숙한 곳까지 신호를 보내는 최첨단 ‘시간 간섭’ 기술을 적용해, 시력을 방해하지 않으면서도 안전하고 비침습적으로 우울증을 치료한다.
이 연구 결과(Contact lens bioelectronic platform for non-invasive depression treatment with machine-learning-based evaluation)는 최근 국제 학술지 《셀 리포트 물리 과학(Cell Reports Physical Science)》에 실렸고 영국 건강의학매체 ‘메디컬익스프레스’가 소개했다.
이번 연구는 안구와 뇌가 신경망으로 직접 연결돼 있다는 점에 착안해, 복잡한 수술 없이 렌즈 착용만으로 우울증을 치료할 수 있음을 보여줬다. 연구팀은 우울증에 걸린 생쥐에게 3주 동안 매일 30분씩 이 렌즈를 씌워주었다. 렌즈는 아주 가느다란 선을 통해 외부로부터 정밀한 전기 에너지를 공급받아 뇌의 감정 조절 회로에 신호를 보냈다.
그 결과 우울증 때문에 불안해하며 구석에만 숨어 있던 생쥐가 넓은 공간의 중심부로 나와 활동하는 시간이 약 132%나 늘어난 것으로 나타났다. 또한 무기력함에 빠져 움직임을 포기하고 가만히 있는 시간도 약 48% 줄었다. 이는 우울증 약을 먹었을 때와 비슷한 수준의 효과다.
뇌 내부와 혈액에서도 놀라운 변화가 확인됐다. 우울증으로 서로 대화가 끊겼던 뇌 부위인 해마와 전전두엽이 다시 활발하게 신호를 주고받기 시작했고, 그 소통의 강도는 약 164%나 높아졌다. 뇌세포를 튼튼하게 만드는 영양 성분은 약 131% 늘어난 반면, 스트레스 호르몬 수치는 48% 줄었고 기분을 좋게 만드는 세로토닌은 47%나 늘어났다. 뇌 속 염증 수치도 약 66%나 뚝 떨어져 몸과 마음이 모두 건강한 상태로 되돌아왔다.
안전성도 높은 것으로 분석됐다. 렌즈 속 전극이 유리처럼 투명하고 머리카락보다 훨씬 얇아 시야를 가리지 않으며, 눈 표면에는 자극을 주지 않고 뇌 깊숙한 곳으로만 신호를 전달했다. 실제 실험 결과를 보면 생쥐가 3주 동안 렌즈를 껴도 눈 세포가 손상되지 않고 약 99%의 높은 생존율을 보여 일상생활에서 안심하고 사용할 수 있음을 보여줬다. 인공지능(AI)을 활용한 최종 판정에서도 이 콘택트렌즈로 치료받은 생쥐들은 우울증이 없는 건강한 생쥐와 똑같은 상태인 것으로 확인됐다. 앞으로 임상 시험 등 추가 연구가 필요하다.
[자주 묻는 질문]
Q1. 렌즈를 착용하면 눈이 따갑거나 전기 자극이 느껴지지는 않나요?
A1. 전혀 그렇지 않습니다. 이 렌즈에는 ‘시간 간섭’이라는 최첨단 기술이 적용됐습니다. 눈 표면을 지날 때는 감각을 자극하지 않는 높은 주파수의 전기를 이용하고, 이들 신호가 뇌로 이어지는 길목에서 만났을 때만 치료용 신호로 변하도록 설계됐습니다. 3주간의 실험 결과, 눈 세포 생존율이 약 99%로 매우 안전한 것으로 나타났습니다.
Q2. 렌즈에 배터리가 들어있나요? 전기는 어떻게 공급받나요?
A2. 현재 단계의 렌즈에는 배터리가 들어있지 않습니다. 대신 머리카락보다 가느다란 선을 통해 외부 장치로부터 정밀하게 조절된 전기 에너지를 공급받는 유선 방식으로 작동합니다. 연구팀은 앞으로 안경테 등을 통해 전력을 무선으로 공급받는 더 편리한 방식을 개발할 계획입니다.
Q3. 우울증 약을 먹는 것보다 효과가 좋은가요?
A3. 생쥐 실험 결과, 무기력함이 줄어드는 정도가 기존 우울증 치료제(플루옥세틴)를 투여했을 때와 비슷한 수준으로 나타났습니다. 뇌세포 영양 성분이 131% 증가하고 스트레스 호르몬이 48% 감소하는 등 신체 안팎의 회복력이 확인됐습니다. 인공지능(AI) 분석에서도 치료받은 생쥐는 건강한 생쥐와 구별할 수 없을 만큼 상태가 좋아졌습니다.
