뇌 활동을 비침습적으로, 그리고 고해상도로 들여다보는 것은 오랫동안 과학계의 숙원이었습니다. 기존 MRI는 정밀하지만 휴대할 수 없고, 뇌전도(EEG)는 휴대 가능하지만 해상도가 낮다는 한계가 있었습니다. 이러한 상황에서 스타트업 알레프 뉴로(Aleph Neuro)가 두개골을 통과해 살아있는 인간 뇌의 혈관 구조를 3D로 초고해상도 영상화하는 데 성공하며, 뇌 영상 기술의 새로운 지평을 열었습니다.
알레프 뉴로는 신경 활동과 혈관 시스템의 연관성에 주목했습니다. 뉴런이 활성화되면 해당 부위로 혈액 공급이 증가한다는 원리를 이용해, 초음파를 두개골을 통해 뇌로 보내 적혈구에서 반사되는 신호를 분석하여 혈류 및 혈량 지도를 생성합니다. 특히, FDA 승인을 받은 미세 기포(microbubble) 조영제를 활용한 초음파 국소화 현미경(ultrasound localization microscopy) 기술로 회절 한계(diffraction limit)를 극복했습니다. 이는 CT보다 100배 높은 체적 해상도로 뇌의 미세 혈관까지 3D로 구현해냈으며, 뇌졸중, 알츠하이머, 외상성 뇌 손상 등 기존 CT나 MRI로는 파악하기 어려웠던 미세 혈관 변화를 감지할 수 있게 합니다.
이번 성과는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)와 뇌 질환 진단 분야에 혁명적인 변화를 가져올 잠재력을 지닙니다. 두개골 절개 없이 MRI 수준의 정밀도로 뇌 활동을 관찰할 수 있게 됨으로써, 뇌 연구는 물론 뇌 질환의 조기 진단 및 치료 모니터링에 크게 기여할 것입니다. 알레프 뉴로는 이 기술의 전체 파이프라인과 데이터셋을 오픈 소스로 공개하여 더 많은 연구와 응용을 장려하고 있으며, 궁극적으로 조영제 없이도 이와 같은 고해상도 영상을 얻기 위한 연구를 진행 중입니다. 스마트폰 크기의 초음파 기기 발전과 대규모 데이터 기반 머신러닝(machine learning)을 통해 비조영 초음파 영상화의 가능성도 낙관하고 있습니다.