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최근 수정 시각 : 2024-03-22 21:52:07

뇌 이식

파일:brain.jpg

1. 개요2. 뇌 이식? 몸 이식? 머리 이식?3. 역사4. 실현 가능성
4.1. 의학기술적 난점4.2. 도덕적인 난점
5. 현재 진행 상황6. 창작물의 뇌 이식

1. 개요

뇌 이식(brain transplant)은 한 유기체의 뇌를 다른 유기체의 몸통 또는 기계에 이식하는 것. 이론적으로 노화나 사고 등으로 뇌를 제외한 신체가 심각하게 손상된 사람이 자아와 기억을 유지하면서 새로운 건강한 몸을 얻는 것이 가능하다.

일부에선 몸이 노화되거나 병에 걸리면 싱싱한 육체에 뇌 이식을 통하여 영생할 수도 있지 않을까하는 희망을 가지기도 하는데, 문제는 뇌도 신체와 함께 늙는다. 뇌의 노화로 오는 대표적인 질병이 바로 치매다. 즉, 90대의 노인이 20대 청년의 싱싱한 젊은 육체를 구해 뇌 이식을 했다한들, 뇌 자체의 노화는 뇌 이식만으로는 소용이 없기에 극복할 수 없다. 이를 해결하기 위해선 노화에 대한 직접적인 치료가 필요하다. 이에 대한 자세한 내용은 노화 문서의 4번 문단 참조.

정확히 설명하자면, 뇌세포의 노화가 아닌 독소와 내인자를 끊임없이 청소하고 blood-brain barrier를 형성해 혈관과의 영양분 연결을 해주는 교세포들의 기능장애에 기인한다. 뇌신경세포의 자체수명은 200년에 필적한다. 알츠하이머성 치매 역시 교세포의 기능장애에 기인한 베타 아밀로이드의 축적이 원인이다. 즉 건강한 신체를 기반으로 한다면 뇌의 기능장애는 걱정 할 필요가 줄어들긴 하지만, 육체 자체는 젊어질지언정 정신의 노화는 막을 수 없다는 것. 이러한 시술을 한다면 신체의 노화로 생기는 노환을 극복할 수는 있겠지만, 뇌의 노화로 생기는 질병을 극복할 수는 없기 때문에 아무리 수명을 늘려도 뇌의 한계 이상으로 수명을 늘리는 것은 불가능할 것이다. 이걸 해결하려면 노화 유전자를 뜯어고쳐 노화를 되돌리는 수준의 의술이 개발되지 않는 한 무리이다. 다만 노화에 대해서도 노화를 늦춰 쥐의 수명을 늘리는데 성공하는 등 획기적인 연구가 이루어지고 있으므로 미래에는 이또한 극복할 여지는 있다. 아인슈타인, 스티븐 호킹 같은 수많은 천재들의 수명이 50년씩 늘어난다고 생각해보자. 그것 만으로도 엄청난 기술발전을 가져올 것이다.

현실적으로 불가능에 가까운 수술이지만, 그런만큼 인간의 상상력을 자극하여 다양한 창작물에서 소재로 다뤄져 왔다. 의학 기술의 발달로 근미래에 이루어질 수 있을 것으로 예상하는 사람들도 있으나, 주류 학계에서는 여러 이유로 발전이 무척 더딜 것으로 보고 있으며 매우 회의적인 시각이 많다. 특히 심각한 윤리적 문제가 동반될 수밖에 없는 영역이기에 의학 기술이 크게 발전한다고 해도 뇌 이식 관련 분야에서는 적용이 정체될 가능성이 높다고 보고 있다.

2. 뇌 이식? 몸 이식? 머리 이식?

뇌 이식과 몸통 이식은 사실상 같은 말이다. 요지는 인간의 주체를 몸으로 보느냐 뇌로 보느냐에 있다. 뇌를 신체에 딸린 장기의 일부로 본다면 뇌를 이식하는 게 맞다. 그러나 일상적으로 장기이식을 지칭할 때, 예를 들어 심장 이식이라고 한다면 내 몸에 있는 심장을 제거하고 외부로부터 심장을 이식받는 것을 지칭하므로 그런 의미에서 뇌 이식은 틀린 표현이며 몸통 이식이 맞다는 의견도 있다.

그러나 사실 뇌 이식이 보다 정확한 표현이다. 일단 이식의 사전적 정의는 "옮겨심기"이다. "뇌 옮겨심기"라고 풀어보면 의미는 명확해진다. 뇌 이식 자체가 뇌가 잘 살 수 있도록 싱싱한 토양(몸통)을 구해 옮겨심는 것이 핵심 아니던가? 다만 왜 혼동이 왔냐하면, 바로 뇌=자아이기 때문이다. 다른 장기를 갈아끼우는 것과 달리, 뇌를 타인의 뇌로 갈아끼우면 더이상 자신이 아니게 되고 그 옮겨온 타인의 뇌가 몸통의 주인이 돼버리므로 이런 혼동이 생긴 것이다.

물론 시술자 관점에서는 뇌 옮겨심기이긴 하나, 피시술자 관점에서는 내 팔을 잘라내고 다른 팔을 이식하듯 내 몸통을 잘라내고 다른 몸통을 이식한다고 볼 수도 있기 때문에 관점에 따라서는 몸통 이식이라고 볼 수도 있다. 해외에서는 뇌 이식이라는 표현이 더 많이 통용되고 있으며, 영문 위키백과에도 문서명은 brain transplant로 되어 있고 또 다른 표현으로 whole-body transplant라는 용어를 문서 내에 첨언해놨다.

엄밀히 말하면 뇌 이식(brain transplant)은 머리 이식(head transplant)과는 다르다. 그러나 뇌를 자아와 인간성의 주체로 보고 그 외의 신체 교체를 목표로 한다는 점은 같다.

또한 말 그대로 외부에서 내 머리로 뇌 조직이나 신경 세포 등을 이식하는 것에도 뇌 이식이라는 표현이 혼용된다. 사실 뇌 이식이라는 표현은 이 경우에 더 적합하고, 대뇌피질을 제외한 부분의 질환도 많기 때문에 그 부분의 이식기술도 연구 중이다. 그러나 이 문서에서는 뇌 이식(brain transplant)을 더 널리 사용되는 의미로 사용한다. 즉 뇌를 제외한 모든 신체를 교환하는 몸통 이식의 의미로 사용한다.

3. 역사

1857년에 프랑스의 브라운 세퀴아르는 개의 머리를 잘라낸 뒤 산소가 함유된 피를 동맥에 주입하여 뇌의 기능이 유지되는지를 알아보는 실험을 하고, 잘라진 머리의 눈과 안면근육이 짧은 시간 동안 움직이는 것을 관찰했다고 주장했다. 인간의 머리로 실험을 해본 기록도 있다. 1884년 프랑스의 라보르드는 길로틴에 잘린 사형수의 머리를 큰 개의 몸통에 연결하였다. 그러나 아마도 머리를 실험실까지 운반하는데 걸리는 시간이 길어진 탓이었는지 뇌기능을 되살리는 데에 실패하였다.

알렉시스 캐럴과 함께 혈관봉합술을 개발한 찰스 거틀리는 1908년에 개의 머리를 떼어 다른 개의 목에 접합시키는 수술에 성공했다. 그러나 혈관 꿰매는 기술이 당대 최고였다는 그도 머리가 둘 달린 개를 만드는 이 수술에는 20분이라는 시간이 걸렸다. 때문에 이식한 머리의 기능은 완전치 않았다.

최초로 동물간의 흉강 내 심장이식(그 전까지는 동물의 목이나 사타구니에 심장을 이식했었다.)에 성공한 소련의 천재 외과의사 블라디미르 드미코프는 1950년대에 개 두 마리의 머리를 서로 바꾸어 붙이는 데 성공하였다. 심장의 관상동맥을 연결하는데 1분 30초밖에 걸리지 않았다는 드미코프의 뛰어난 기술 덕분에 그의 개들은 수술 후 보통 수일을 생존했는데 한번은 29일간이나 생존상태를 유지한 적도 있었다.

과거 러시아의 생리학자 세르게이 브류호넨코는 뇌 이식과 관련된 인상깊은 실험을 성공했다. 정확히는 개의 머리와 장기 등을 Аутожектор(Autozhektor)라는 기계에 연결시켜 2시간 동안 살아있게 하는데 성공했다.

1965년에 개의 뇌를 다른 개의 순환계에 연결시키는 실험을 했던 미국 케이스 웨스턴 리저브 대학교 교수 로버트 화이트는 1971년에 원숭이 머리를 다른 원숭이의 몸통에 이식하는 수술을 성공시켰다. 8시간 걸린 이 수술의 결과 원숭이들은 6시간에서 3일 정도 살았다고 한다. 화이트는 수퍼맨의 주인공 크리스토퍼 리브처럼 전신이 마비된 환자의 목 아래 부분을 건강한 몸으로 몇 번 교체해주면 수명을 수십 년은 연장시킬 수 있을 것이라고 주장하기도 했다.

머리 전체가 아닌 뇌만을 이식하는 실험은 아직 보고된 바 없다.

4. 실현 가능성

의학 기술에 대한 전망이 늘 그렇듯 낙관론과 비관론이 양립해 있다. 그러나 현재까지는 비관론이 현저히 우세하다. 뇌는 커녕 안구이식도 아직 불가능한 상황이니 당연하다면 당연한 일인 셈.

4.1. 의학기술적 난점

기술적으로 가장 큰 문제는 뇌를 꺼내고 넣는 난이도에 있다. 일단 인체에서 가장 두껍고 단단한 두개골로 둘러싸인 뇌를 꺼내는 과정부터 고역인데, 두개골을 열고 뇌를 들어냈어도 이를 떼어내는 것이 쉽지 않다. 뇌는 안구, 척추를 비롯한 중추신경계와 연결되어 있기 때문이다. 뇌를 두개골로부터 분리하려면 이 신경 조직들을 하나하나 분리해내야 한다.

설상가상으로 뇌는 인체에서 손에 꼽을 정도로 연약한 조직이다. 때문에 뇌는 인체에서 가장 단단하고 두꺼운 뼈인 두개골 안에 자리잡은 것도 모자라 뇌척수액 속에 둥둥 떠서 충격을 완화하는 구조를 가지고 있다. 뇌를 분리한다면 뇌가 외부 충격을 완화하는 수단이 전부 제거되고 충격에 직접노출 된다. 뇌진탕같은 증상을 보면 알겠지만 뇌는 멀쩡한 상태에서도 사소한 외부 충격으로도 손상을 받을 수 있을 정도로 연약한 장기인데, 이같은 보호 수단조차 제거된 뇌는 약간의 충격만으로 손상을 입을 수 있다.

아무 손상이 없이 분리하는 과정을 마쳤다 해도, 외부 보호 수단이 사라진 뇌는 이식하는 과정에서도 손상될 수 있다. 또한 당연하게도 뇌세포는 산소 공급이 차단되면 괴사하기 시작한다. 1~2분 이내에 산소 공급이 재개될 경우 큰 문제가 없지만, 3분 이상 지날 경우 뇌세포는 회복 불가능할 정도의 피해를 입는다. 이런 점을 감안해보면 현재 기술로는 숙련된 외과의나 기계를 동원하는 걸 가정해도 뇌를 아무런 손상 없이 꺼내서 이식하는 수술은 불가능하다. 상술한 뇌 이식의 사례가 전부 다 뇌 이식이 아니라 머리 이식인 것도 뇌 이식 수술의 말도 안되는 난이도 때문이다. 상대적으로 쉬운 머리이식조차 완전히 성공하지 못하고 실패하는 판에 뇌 이식이 가능할리 없다.

사실 아무 문제 없이 분리해서 이식하는 데 성공하더라도 여전한 문제는 남아있다. 장기 이식은 반드시 면역계의 거부반응을 초래한다. 일반적인 장기이식자들도 평생 면역 억제제를 먹고 살아야 하는데, 뇌는 더 말할것도 없다. 거부 반응이 일어나더라도 단순히 이식한 장기만 손상되는 다른 장기와 달리 뇌에 거부반응이 일어나면 사망 직행이다. 또한 거부반응은 어떻게 한다고 쳐도 신경계 조직의 손상은 자연적으로는 회복되지 않는다. 때문에 뇌와 신경 조직이 새로운 신체 혹은 기계에 연결되더라도 기능을 회복하기 쉽지 않다. 그게 가능하다면 척추가 손상된 사람이 하반신 마비로 고생할 이유도 없을 것이다.

다만 현재가 아니라 먼 미래의를 보면 어느정도는 가능성은 있다. 로봇을 이용한 세밀하고 복잡한 수술 집도 기술은 계속 발전하고 있으며, 충격에서 상대적으로 안전한 우주 환경에서 수술을 집도한다던가 하는 방법도 있을 것이다. 면역억제나 신경조직 회복 역시 척추가 손상된 쥐가 줄기세포로 그 기능을 회복하는 기술이 개발되고 있는 등 해결될 전망이 나쁘지만은 않다.

4.2. 도덕적인 난점

의학 기술이 발달하기 위해서는 수 많은 연구와 시행착오가 필요한데, 단순히 신체의 단말일 뿐인 다른 장기와 달리 뇌는 사람의 의식과 직결되는 기관이기 때문에 연구도 힘들고 시행착오의 과정을 거치기도 힘들다.

이 때문에 주류 과학계 의학계에서는 비관적인 정도가 아니라 정신나간 소리로 취급하여 아예 관심조차 없는 수준이다. 수 명에서 수 십명을 살릴 수 있는 장기 기증자의 신체를 이용해서 단 한 명의 환자를 대상으로 성공할 가능성이 거의 없는 인체실험 수준의 시술을 하겠다고 하면... 장기 기증자가 아닌 뇌를 제외한 신체를 배양하는 기술이나 신체에 상응하는 기계가 개발되지 않는 이상... 알코올 중독자에게 간 이식을 안해주는 등 이식 장기를 꽤나 빡빡하게 관리해야 하는 의학계 입장에서 이런 실험은 받아들여지기 힘들다.

뇌가 자리잡을 몸이 기계 신체라면 이러한 윤리적 문제에서 조금은 자유롭다. 하지만 현재 시점에서는 뇌에 대해서 아직 완전히 다 밝혀진 것도 아니기에 기계 신체가 뇌가 명령하는 대로 몸이 움직여 줄 지도 미지수이다. 설령 뇌가 기계 신체에서 감각을 얻고 기계 신체를 움직일 수 있게끔 하는 기술을 개발하더라도 인체와 완전히 동일하지 않은 기계 신체에 대한 위화감이 생체에 비해서 매우 클 것이라는 점도 문제이다. 이 위화감을 완전히 없앨 수 있는 수준으로 기술이 발달한다면 윤리적 문제 없는 뇌 이식이 가능하겠지만, 아직은 요원한 이야기.

5. 현재 진행 상황

러시아의 한 갑부가 로봇에 뇌를 이식하는 프로젝트를 진행하고 있다. 러시아 아바타 프로젝트

역사 문단에도 나와 있는 로버트 화이트 박사는 1998년 원숭이 뇌 이식에 성공했다고 발표했다.

튜린고등신경조정술그룹(Turin Advanced Neuromodulation Group)의 세르지오 카나베로 박사는 인간 머리 이식 수술이 빠른 시일 내에 성공적으로 이루어 질 것이라고 전망한 연구 결과를 Surgical Neurology International 저널에 발표했다. 카나베로 박사는 인간을 대상으로 보다 구체적인 의견을 제시했다. 인간 머리 이식 수술을 위해서는 12도~15도 환경에서 기증자의 머리를 정확히 떼어낸 후 1시간 내에 다른 신체의 혈액 순환계에 연결해야 한다는 것. 이후 척수연결 등의 고난도 과정을 거쳐 총 36시간의 수술시간에 100명의 신경외과 전문의가 달라붙으면 성공적인 수술이 가능하다는 것이 카나베로 박사의 주장이다.

마침내 2016년 1월 22일, 원숭이 머리 이식을 중국에서 성공했다고 발표했다. # 하지만 해당 머리이식에서 신경연결부분을 담당하고 있는 건국대 김시윤 교수는 언론에 밝혀진 연구결과가 과장되었다고 이야기했다. 기사링크 원숭이 뇌 이식 수술결과 혈관만 연결되었고 신경연결은 실패한 것. 머리이식에 가장 중요하다고 봐야할 신경연결에 실패한 것은 수술실패로 봐야할 것이다.

해당 기술을 바탕으로 2017년 12월에 러시아의 30대 프로그래머인 발레리 스피리도노프가 최초의 인간 머리 이식을 하기로 합의했다고 한다. 그는 현재 선천성 척수근육위축증을 앓고 있어 근육성장이 정지된 상태다.

2017년에 최초의 인간 머리 이식을 중국에서 한다는 발표가 나왔다. 동영상 지금까지 알려진 수술계획에 따르면 수술은 다소 복잡하게 진행될 것으로 보인다. 먼저 스피리도노프의 머리를 이식할 건강한 신체를 찾아야한다. 스피리도노프의 머리와 기증자의 신체 온도를 떨어뜨려 뇌의 기능와 기증자의 몸기능을 유지 한 뒤 목 부위 조직을 해부해 척수를 절개하고 이를 기증자의 신체에 연결하는 것이 관건이다. 근육과 혈관을 연결하면 수술이 끝나지만 이후에도 4주간 정도 마취상태에서 머리와 신체의 일체화 과정을 거쳐야하고 깨어난 후 걷고 말하기 등 신체적응훈련을 해야한다.

카나베로 박사가 집도하기로 한 머리 이식 수술은 결국 그해 6월에 취소되었다고 한다. 수술 희망자인 스피리도노프가 끝내 120억원이라는 수술비용을 후원해줄 후원자를 찾지 못했고, 한 여성과 눈이 맞아 결혼 후 자식까지 낳게 되자 현재의 삶에 만족해 수술을 포기하였다. 해당 기사 관련 영상 이로써 최초의 인간 머리 이식 수술은 기약이 없게 되었다.다만 11월에 두 시체의 몸과 뇌 이식수술은 성공했다고 한다. 즉 살아있는 사람이 아닌 두구의 시신에다가 이식 수술을 했다는 것. 그러나 여전히 주류 과학계의 반응은 살아있는 상태의 생물 실험이 아니라며 싸늘한 반응이다.

6. 창작물의 뇌 이식

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[1] 아예 육체가 상품 취급이라 몸을 살 갑부의 지원으로 체계적인 생활 프로그램에 따라 생활하여 몸을 최상의 상태로 만든 뒤 팔았다.

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