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2012년 12월 18일 화요일

뇌 - 컴퓨터 인터페이스 - 뇌로 직접 컨트롤 가능한 로봇 팔




 최근 피츠버그 의대 (University of Pittsburgh School of Medicine )  및 UMPC 의 연구자들은 뇌 - 컴퓨터 인터페이스 (BCI  Brain Computer Interface) 에서 큰 진전을 이룩했습니다. 생각만으로 콘트롤이 가능한 기기는 오랜 기간 인류의 숙원사업이었는데 그 이유는 이것이 궁극적인 인터페이스가 될 뿐 아니라 장애가 있는 환자들에서 새로운 희망이 될 수 있기 때문입니다.  


 spinocerebellar degeneration 이라는 진단을 받고 9 년 넘게 사지 마비 (quadriplegia) 로 자신의 손으로 음식을 먹어본 일이 없는 슈어만 (Jan Scheuermann  53 세 여) 같은 환자들에게 BCI 기반의 의수는 새로운 가능성을 열어줄 수 있습니다. 슈어만은 피츠버그 의대와 UMPC 가 진행 중인 프로젝트에 참가해 뇌에 96 개의 접촉 포인트를 지닌 약 2.5 평방 인치의 기기를 이식했습니다. 이 기기는 뇌 - 컴퓨터 인터페이스의 일부로 일반적으로 뇌에서 오른팔과 손의 동작을 컨트롤하는 부위에 이식되었습니다.  


 이 수술을 하기전 그녀는 이미지 트레이닝을 통해 로봇팔을 컨트롤하는 연습을 했습니다. 이 로봇팔은 인간의 팔과 손의 움직임을 꽤 비슷하게 모방할 수 있으며 연구자들은 7D 라고 부르고 있습니다. 슈어만은 연구에 참가할 때 초콜릿을 직접 베어 먹겠다고 이야기 했는데 실제 연구에 참가한지 1 년 이내에 이 말은 현실이 되었습니다. (아래 동영상 참조)  



Jan Scheuermann, who has quadriplegia, brings a chocolate bar to her mouth using a robot arm she is guiding with her thoughts. Researcher Elke Brown, M.D., watches in the background. Click the photo to download it in high resolution. (Credit: UPMC) )  



(동영상)  


 슈어만과 연구진들은 이를 한 여성에겐 작은 한입이지만 BCI 를 위한 큰입이다. ( One small nibble for a woman, one giant bite for BCI) 라고 표현하면서 자축했습니다. 자신의 힘으로는 팔과 다리를 전혀 움직일 수 없었던 사람이 의수를 통해 일상 생활에 필요한 여러가지 활동을 할 수 있게 되면 이것 만으로도 큰 진전이라고 할 수 있겠죠.  


 결국 미래에는 이런 BCI 가 더 발전되어 정교한 의수/의족, 혹은 외골격을 통해 이전에 전혀 걷거나 일상생활이 불가능했던 사람들이 다시 이전같은 일을 할 수 있게 될 날이 올 것이라고 생각됩니다. 다만 안전성과 비용 문제, 그리고 보다 완전한 형태의 의수, 의족 혹은 외골격이 필요할 것입니다.  


 이 영상을 보면 개인적으로는 의수라는 개념이 등장한 공각기동대가 생각납니다. 공각 기동대의 세계에서는 아예 인체를 대신을 의수라는 인공 몸을 만들고 여기에 뇌를 연결시켜 뇌와 의수, 그리고 컴퓨터가 일체로 작동하게 되죠. 먼 미래에 이것이 가능해 진다면 아마도 이런 기초 연구가 있었기 때문일지도 모릅니다. 물론 그게 가능하지 않더라도 장애가 있는 마비 환자에게 큰 도움이 될 수 있다면 연구는 지속되어야 하겠죠.  


 이 연구는 란셋에 실렸습니다.  



 참고




Journal Reference:
  1. Jennifer L Collinger, Brian Wodlinger, John E Downey, Wei Wang, Elizabeth C Tyler-Kabara, Douglas J Weber, Angus JC McMorland, Meel Velliste, Michael L Boninger, Andrew B Schwartz. High-performance neuroprosthetic control by an individual with tetraplegiaThe Lancet, 2012; DOI: 10.1016/S0140-6736(12)61816-9

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