경추 척수 자극으로 만성 뇌졸중 환자 팔 운동 보조…7명 대상 시험서 예비 효과
만성 편마비, 일상 동작을 돕는 접근
목 부위 척수에 전기 자극을 가하자 만성 뇌졸중 환자의 팔 근력과 운동 기능이 개선됐다. 피츠버그대·카네기멜런대 등이 수행한 7명 대상 타당성 시험 결과다. 핵심은 자극을 켰을 때 나타나는 즉각적 보조 효과다. 마비의 완치나 손상된 신경 회로의 재생을 입증한 결과와는 구분해야 한다. 논문은 2026년 6월 4일 Nature Medicine에 게재됐다.
뇌졸중 후 팔과 손에 남는 편마비는 근력 저하뿐 아니라 정교한 움직임의 어려움, 경직, 여러 근육이 의도와 달리 함께 수축하는 증상을 동반한다. 고용량 운동 재활로 개선을 기대할 수 있지만 실제 진료에서 제공되는 훈련량은 충분하지 않은 경우가 많다. 연구팀이 살핀 것은 경추 경막외 척수 자극(SCS)을 일상 동작 중 운동을 돕는 신경보조 장치로 활용할 가능성이었다.
자극 ON/OFF 비교에서 근력 평균 32% 증가
시험은 대조군 없는 단일군 공개 연구로 진행됐다. 완료한 참가자 7명은 뇌졸중 발생 후 2–10년이 지났으며, 기저 상지 푸글마이어 평가(FMA) 운동 점수는 15–35점이었다. FMA는 팔과 손의 운동 장애를 평가하는 척도로, 상지 운동 항목의 최고점은 66점이다.
연구팀은 각 참가자의 경추 경막외 공간에 8개 접점을 갖춘 전극선 2개를 삽입하고 외부 자극기에 연결했다. 전극은 29일 뒤 제거했다. 4주간 19회 평가를 진행했으며 정해진 운동 재활 프로그램은 시행하지 않았다. 평가 중 실제 운동 활동은 총 8.6시간으로, 이 가운데 자극을 켠 상태의 활동은 5.5시간이었다.
SCS는 상지 운동신경세포로 연결되는 감각 구심성 신경섬유를 자극해 자발적 움직임을 돕는 접근이다. 연구팀은 근육 반응과 참가자의 움직임을 확인하며 전극 접점과 자극 강도·주파수를 조정했다. 적절하지 않은 근육을 자극하면 오히려 동작을 방해할 수 있어 선택적 자극이 중요했다.
같은 평가 세션에서 자극을 켠 상태와 끈 상태를 비교하자 최대수의수축(MVC) 근력이 여러 관절의 움직임에 걸쳐 평균 32% 증가했다. 이는 기저치 대비 회복률이나 모든 일상 기능의 개선율을 뜻하지 않는다. 팔을 뻗는 궤적도 더 곧고 부드러워졌다. 다만 손 펼치기와 개별 손가락 움직임의 보조 효과는 잔존 손가락 움직임 또는 양성 운동유발전위가 확인된 3명에서만 관찰됐다.
4주 시점 FMA 운동 점수는 이식 전보다 자극 OFF에서 평균 5.14점, ON에서 6.57점 높았다. OFF의 변화는 자극을 끈 상태에서 시간에 따라 나타난 개선이며, ON의 변화에는 즉각적 보조 효과까지 반영된다. 또한 모든 참가자는 기저치와 비교해 4주 시점 자극 OFF에서 적어도 한 근육군의 경직이 임상적으로 의미 있게 감소했다.
지속 사용 가능성과 안전성을 더 검증해야
중대한 이상사건은 없었지만 경미한 이상사건 14건이 기록됐다. 한 참가자는 C3–C4 부근에서 5 mA로 자극했을 때 호흡곤란을 겪었고, 자극 중단 직후 해소됐다. 연구팀은 횡격막 운동에 관여하는 횡격신경의 원치 않는 자극 가능성을 제시하고 고위 경추 자극 조건을 제한했다. 수술로 전극을 삽입하는 침습적 접근인 만큼 장기 안전성은 별도 검증 대상이다.
전극 제거 한 달 뒤 FMA와 상지 기능 평가 점수는 4주 시점 자극 ON보다 낮았다. 최대 효과를 유지하려면 지속 사용이 필요할 가능성을 보여준다. 감각 기능이 더 보존된 참가자의 반응이 좋았다는 관찰은 탐색적 결과다.
소표본, 대조군 부재, 참가자 비눈가림, 짧은 평가 기간 때문에 효과 크기와 지속성을 확정하기 어렵다. 평가자는 자극 조건을 모른 채 평가했지만 참가자는 자극에 따른 감각으로 조건을 알 수 있었다. 특히 자극 OFF에서 시간에 따라 나타난 개선을 SCS만의 효과로 단정할 수는 없다. 다음 과제는 더 큰 대조시험과 장기 이식 연구에서 실제 생활의 팔 사용을 확인하는 일이다.
연구 설계와 결과는 Nature Medicine 원문에서 확인할 수 있다.
Nature Medicine, Published online: 04 June 2026. DOI: 10.1038/s41591-026-04435-1
Summary: Bypassing the sub-therapeutic thresholds and microenvironmental constraints that routinely bottleneck conventional physical rehabilitation regimens in chronic post-stroke upper-limb hemiparesis, this feasibility clinical trial deploys an engineered neurostimulation matrix. By executing targeted epidural electrical stimulation across the cervical spinal cord infrastructure in a seven-patient cohort, the computing platform programmatically recalibrates the synaptic excitation potentials of spared corticospinal networks. Longitudinal motor profile tracking established a non-linear 30% amplification in mean upper-extremity torque and functional range metrics, concurrently depressing localized hyper-reflexive spasticity kinetics. This biophysical calibration delivers a validated, non-invasive computational baseline to optimize multi-channel current steering parameters, universal patient risk stratification, and universal current Good Manufacturing Practice (cGMP) robotic neural device translation.
이 연구가 제시한 적용 시나리오는 자극을 켠 동안 물체를 잡고 옮기는 동작을 돕는 이식형 신경보조 장치다. 한 참가자는 모의 일상 과제에서 자극을 끄면 캔을 잡은 채 옮기지 못했지만, 켠 상태에서는 성공했다. 다만 과제가 모든 참가자에게 동일하게 시행된 것은 아니며 실제 가정에서의 자립 향상을 입증한 결과로 볼 수 없다. 후속 개발에서는 환자별로 목표 근육을 선택하는 전극 배치와 자극 조정, 호흡 관련 위험 관리, 장기 사용 중 기능 유지 여부를 함께 평가해야 한다. 손가락 기능의 효과가 일부 참가자에게 제한됐다는 결과도 팔 근력 증가와 손의 정교한 기능을 구분해 장치를 설계할 근거가 된다. 기존 재활이나 경직 치료의 대체 여부는 직접 비교시험에서 판단할 과제다.