뇌파만을 이용해 컴퓨터 화면을 정확하고 빠르게 조작할 수 있는 시스템이 개발돼 학계의 관심을 모으고 있다.
NBC 뉴스 등은 31일(현지시간) 미국 스탠포드 대학 연구팀이 신체 마비로 불편함을 겪는 환자들에게 도움이 될 수 있는 새로운 뇌파인식 시스템을 개발했다고 보도했다. 이번 시스템은 신체 마비환자들의 의사소통 및 컴퓨터장치 조작을 한층 수월하게 만들어 줄 것으로 예상된다.
사지마비 환자들을 위한 컴퓨터 타자입력 시스템은 기존에도 개발된 바 있다. 그러나 이들 대부분은 '환자의 머리 및 눈의 움직임을 읽어 작동'하는 방식이기 때문에 그 정확성이 떨어지며 사용자의 피로감을 가중시키는 치명적 단점이 있다.
새로 개발된 방식은 팔을 움직이려고 할 때 발생하는 뇌파를 읽어 이에 맞춰 화면상의 커서를 움직이는 원리.
이 원리를 활용한 장치도 연구된 적이 있지만 정확성이나 반응속도가 많이 떨어졌던 것이 사실. 이런 맹점이 발생하는 이유는 인간의 신체 움직임에 관여하는 뉴런이 수백만 개인데 반해 이 장치들이 한 번에 읽을 수 있는 것은 수백여 개 뉴런 신호뿐이기에 사용자의 의도를 ‘해석’하는데 있어 오차가 생기기 때문이다.
이런 부정확성을 줄이기 위해 연구팀은 원숭이를 이용한 연구를 진행했다. 이들은 원숭이들로 하여금 스크린상의 표적을 손가락으로 가리키도록 하는 실험을 수백 회에 걸쳐 반복하여 이때 감지되는 200~300여 뉴런의 신호유형을 분석했다.
연구팀은 이 과정을 통해 팔을 움직일 때 나타나는 두뇌의 ‘작동패턴’ 데이터를 추출할 수 있었다. 그리고 이 데이터를 통해 뇌파의 감지 및 해석에서 발생하는 오류를 자동으로 수정하는 알고리즘을 만들었다.
결과적으로 연구팀은 직접 손으로 대상을 지시하는 것만큼 정확한 뇌파인식 시스템을 만들어냈었다. 이 시스템을 활용해 원숭이들은 정확한 타겟을 1초에 한 번 꼴로 지시하는 모습을 보여줬는데, 이는 일반적인 ‘독수리타법’에 준하는 타자속도를 낼 수 있다는 의미가 된다. 이전 방식과 달리 눈이나 머리를 계속 움직이는데 따르는 피로감도 없다.
연구팀은 실제로 척추 부상을 입은 사람을 대상으로 실험을 진행하기 위해 미 식품의약국(FDA)의 승인을 받았다. 이 기술이 인간용으로 상용화되기엔 시간이 다소 걸리겠지만, 완료될 경우 여러 환자들의 디지털생활 개선에 도움이 될 전망이다. 연구팀은 전동휠체어 등의 조작에도 이 기술을 접목시킬 수 있을 것으로 보고 있다.
연구를 이끈 크리시나 셰노이 스탠포드대학 전기공학과 교수는 “이번 시스템은 신체마비 환자들의 삶의 질을 대폭 향상해 줄 것이다”고 밝혔다.
이번 연구의 논문은 네이처지의 자매 저널인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications)에 소개됐다.
사진=ⓒ스탠포드대학교
방승언 기자 earny@seoul.co.kr