“사지마비 남성, 상상만으로 로봇팔 움직여”

미국 갠글리 교수, AI 활용 성공
과거 장치와 달리 7개월간 작동

사지마비 남성이 동작을 상상하는 것만으로 로봇팔을 제어하는 데 성공했다. 뇌 신호를 포착해 컴퓨터로 전달하는 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’(BCI) 장치를 이용한 덕분이다.

미국 캘리포니아대(UC) 샌프란시스코 카루네시 갠글리(사진) 교수팀은 7일 과학저널 셀(Cell)에서 사지마비 환자가 특정 동작을 상상할 때 뇌에서 일어나는 신호 등의 변화를 포착하고 인공지능(AI) 기반 BCI 장치로 로봇팔을 제어하는 데 성공했다고 밝혔다. 갠글리 교수는 “이번에 개발한 BCI 장치는 1∼2일 작동에 그쳤던 과거 장치들과 달리 조정 필요 없이 7개월간 작동했다”고 말했다.

이번 연구의 핵심은 수년 전 뇌졸중으로 사지가 마비된 연구 참가자가 특정 동작을 반복해 상상할 때 뇌의 활동이 매일 어떻게 변화하는지 찾아내는 것이었다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 참가자의 뇌 표면에 작은 센서들을 이식하고 동작을 상상할 때 뇌 신호 패턴이 어떻게 변화하는지 알아보기 위해 손·발·머리 등 신체의 다양한 부위를 움직이는 상상을 하도록 요청했다. 참가자는 실제로 움직일 수 없었지만 자신이 움직인다고 상상할 때 뇌에서 그 움직임에 상응하는 특정 신호 패턴이 생성되는 것으로 나타났다. AI 기반 BCI는 센서에 포착된 이들 신호의 변화와 위치 등을 기록했다. 특정 동작을 할 때 뇌에서 나타나는 신호 형태는 동일하게 유지됐지만 신호 위치는 날마다 조금씩 변하는 것으로 분석됐다.

연구팀은 이를 토대로 참가자에게 2주 동안 손가락 등 특정 신체 부위를 움직이는 간단한 동작을 상상하게 하면서 센서로 뇌 활동을 기록해 AI를 훈련시켰다. 참가자는 이 BCI를 이용해 동작을 상상하는 것만으로 로봇 팔과 손을 제어하는 훈련을 하는 과정을 거쳐 자신이 원하는 대로 로봇팔을 작동하는 데 성공했다. 연구팀은 참가자가 실제 로봇팔로 연습을 시작한 뒤 몇 차례 연습 만에 블록을 집어 들고 돌리거나 다른 위치로 옮길 수 있었다. 또 캐비닛을 열고 컵을 꺼낸 다음 정수기에서 물을 받을 수도 있었다.

박수진 기자 sujininvan@munhwa.com