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[스마트클라우드쇼 2017] 슈워츠 교수 "뉴런의 전기 신호 해독하면, 인간 일거수일투족 예측 가능"

  • 박성우 기자
  • 입력 : 2017.09.14 14:50 | 수정 : 2017.09.14 14:56

    “뇌-기계 인터페이스(BMI) 기술은 전쟁, 사고 등 여러 이유로 뇌의 연결 고리가 끊어져 팔과 다리를 움직이지 못하는 사람에게 자주적(自主的)인 삶을 제공해 줄 수 있습니다. 단순한 의수·의족이 아닌, 뇌와 연결돼 보다 정교한 기능을 제공하지요.”

    앤드류 슈워츠(Andrew Schwartz) 미국 피츠버그대 신경과학과 교수는 14일 서울 소공동 웨스틴조선호텔 그랜드볼룸에서 열린 ‘스마트클라우드쇼 2017’에 참석해 “사람이 손이나 발 등 몸을 움직일 때 뉴런(신경계를 이루는 기본 단위)이 발생시키는 전기적 신호를 인식하고 해독할 수 있다면, 사람의 움직임을 예측할 수 있다"며 “뇌의 언어(전기적 신호)를 정복하면 모든 신체의 움직임을 미리 알 수 있다는 뜻이고 그런 시대는 온다"고 말했다.

    [스마트클라우드쇼 2017] 슈워츠 교수 "뉴런의 전기 신호 해독하면, 인간 일거수일투족 예측 가능"
    슈워츠 교수는 ‘BMI 연구의 아버지’로 불리는 신경과학 분야의 최고 권위자이다. 슈워츠 교수는 2008년 원숭이가 생각만으로 로봇 팔을 움직여 음식을 집어먹는 BMI 기술을 구현해 주목받았다.

    연구팀은 원숭이 두 마리 뇌의 운동피질에 머리카락 굵기의 탐침을 꽂고 탐침이 측정한 신경신호를 컴퓨터로 보내 원숭이의 생각을 전달받은 컴퓨터가 로봇 팔을 움직이도록 명령을 내렸다. 원숭이는 생각만으로 로봇을 움직였고 로봇은 꼬챙이에 꽂혀 있는 과일 조각을 뽑아 원숭이 입으로 가져갔다.

    슈워츠 교수는 “원숭이 연구를 처음 시작할 때만 해도 단순히 오실로스코프를 통해 팔을 움직일때 발생하는 전기적 신호만을 봤다”며 “하지만 연구를 거듭하면서 전기적 신호패턴을 해독, 분석해 팔, 손목, 손가락 등 움직임을 나타내는 벡터값을 추가하면서 더 정확하고 자유로운 움직임이 가능해졌다"고 말했다.

    슈워츠 교수는 2012년부터 BMI 실험을 인간으로 확대했다. 뇌졸중으로 전신이 마비된 여성 환자의 뇌에 전자칩을 이식한 뒤, 컴퓨터에서 뉴런의 신호를 전기신호로 바꿨다. 이 신호를 유무선 통신으로 로봇에 전달해 로봇 팔(robot arms)을 조작하는데 성공했다.

    지난해 10월 미국 피츠버그대에서 열린 백악관 프런티어스 콘퍼런스(White House Frontiers Conference)에서 교통사고로 척수를 다쳐 손 하나 까딱할 수 없는 중증(重症) 장애인 나단 코프랜드(Nathan Copeland)씨와 버락 오바마(Barack Obama) 대통령이 악수를 나누는 데도 슈워츠 교수의 기술이 쓰였다. 나단은 자신의 두뇌와 연결된 ‘로봇 팔’로 오바마 대통령과 악수를 했다.

    나단의 뇌와 연결된 로봇팔 손가락에는 센서가 장착돼있어 어느 손가락을 만졌는지 알 수 있다. 나단은 오바마 전 대통령과의 악수에 대해 “마치 실제 손처럼 손가락 하나하나에 감각이 있어, 손을 강하게 혹은 약하게 잡았는지를 알 수 있다"고 말했다.

    슈워츠 교수는 현재 BMI 기술의 고도화를 위해 더 많은 전기적 신호를 처리할 수 있는 센서칩과 전기적 신호 데이터를 무선으로 전송시킬 수 있는 무선 통신모듈을 연구하고 있다.

    슈워츠 교수는 “현재의 기술로는 두뇌에 칩을 이식한 뒤, 머리 외부로 이어진 커넥터에 유선 케이블을 연결해야 데이터를 주고받을 수 있고 반복적인 연결은 감염의 위험이 있다"며 “현재 메사추세츠공과대학(MIT) 등 다른 연구소와 협력해 뇌에 센서를 넣고 무선으로 데이터를 송수신하는 기술을 개발하고 있다"고 말했다.

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