(Test subject who has flexible wireless electronics conformed to the back of the neck, with dry hair electrodes under a fabric headband and a membrane electrode on the mastoid, connected with thin-film cables. Credit: Woon-Hong Yeo)
뇌의 전기적 신호나 뇌파를 이용해서 컴퓨터나 기계를 컨트롤하는 기술을 뇌 - 기계 혹은 뇌 - 컴퓨터 인터페이스 (brain-machine interface (BMI), brain-computer interface (BCI))라고 부릅니다. 물론 그 목적은 영화 매트릭스나 애니 공각기동대에서 보는 뇌와 컴퓨터가 일체화된 세상이 아니라 몸이 자유롭지 못한 중증 질환자 및 장애인을 위한 기술을 개발하는 것입니다.
조지아 공대의 여운홍 교수(Woon-Hong Yeo, an assistant professor in Georgia Tech)와 그 동료들은 기존의 뇌파 (EEG) 신호 판독 장치보다 더 착용이 간편한 웨어러블 뇌 전기 신호 센서 장치를 개발했습니다, 뇌에서 일어나는 전기적 활동은 뇌 기능에 필수적이지만, 사실 그 신호가 매우 약하고 비특이적인 경우가 많아 이를 이용해 기계나 컴퓨터를 조작하기가 어려웠습니다. 더구나 신호를 판독하기 위한 기기가 너무 크고 머리 전체를 감싸거나 뇌안에 센서를 넣는 방식이라 실용화가 어려웠습니다.
연구팀이 개발한 웨어러블 센서는 목 뒤와 귀 밑에 장착하는 웨어러블 센서와 헤드 밴드 형태로 기존의 장치보다 실제 착용이 편리하고 비침습적인 장점이 있습니다. 이 센서는 steady-state virtually evoked potentials (SSVEP)라는 매우 미약한 뇌전기 신호를 감지해 블루투스를 통해 무선으로 데이터를 전송할 수 있습니다.
연구팀은 6명의 자원자를 이용해서 이 장치를 통해 전기 휠체어 및 소형 로봇을 조종하게 했습니다. 사실 신호 자체도 사람에 따라 모두 차이가 있지만, 신경망을 통한 머신 러닝 기법으로 이를 학습해 각각 개인에 맞는 컨트롤 시스템을 개발할 수 있었다고 합니다. 일단 초기 연구 단계지만, 결과는 긍정적이었습니다.
물론 쉽게 될 일은 아니지만, 이런 기술이 발전이 항상 침대에 누워 생활해야 하는 환자들에게 큰 희밍이 될 수 있기를 기원합니다.
참고
Musa Mahmood et al, Fully portable and wireless universal brain–machine interfaces enabled by flexible scalp electronics and deep learning algorithm, Nature Machine Intelligence (2019). DOI: 10.1038/s42256-019-0091-7
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