[생명] 생각만으로 로봇팔을 움직인다 생명건강

megtb_img1_1432436671304.jpg » 뇌에 칩을 이식한 에릭 소토가 생각으로 로봇팔을 조종해 음료수를 마시고 있다. 캘리포니아공대 제공

 

뇌에 이식된 칩을 통해 생각만으로 로봇팔을 움직일 수 있는 기술이 개발됐다.

21세 때 총상을 입고 목 아래쪽이 마비된 에릭 소토(Erik G. Sorto)는 이 기술 덕분에 이제 뇌로 로봇팔을 움직일 수 있게 됐다.

이런 성과는 미국의 캘리포니아공대(Caltech), 서던캘리포니아대(USC)의 켁크의대(Keck Medicine), 란초 로스 아미고스 국립재활센터(Rancho Los Amigos National Rehabilitation Center) 등의 연구자들이 협업을 통해 이뤄졌다. 현재 34세인 에릭 소토는 팔을 움직이는 기능이 있는 뇌 영역에 칩(신경보철장치)을 이식한 최초의 인간이 됐다. 그는 이 칩으로 로봇 팔을 이용해 손을 흔들거나, 음료수를 마시고, 가위 바위 보 놀이 등을 할 수 있다.

기존의 신경 보철 장치는 뇌에서 운동을 관장하는 운동 피질(motor cortex: 대뇌 반구에서 중심구 앞쪽에 있는 신피질 영역으로 수의적 근육 운동을 통제함)에 이식돼 로봇팔 동작을 제어할 수 있게 했다. 그러나 동작까지 시간이 지체되고 동작도 자연스럽지가 않았다.

 

  

이번 연구진은 칩을 동작을 제어하는 뇌 영역이 아닌 의도를 제어하는 뇌 영역에 이식해 더 자연스러운 동작을 가능하게 한 것이다. 뇌의 다른 영역은 다름이 아닌 후방 두정엽(PPC: posterior parietal cortex)으로, 고도의 인지를 담당하는 영역이다.

연구팀은 이전에 수행한 동물 연구에서 동작을 만드는 초기 의도가 형성되는 곳이 후방 두정엽(PPC)이라는 것을 발견했다. 이 의도는 운동 피질로 전달되며, 척수(spinal cord)를 통해 실제 동작이 수행되는 팔과 다리로 전달된다.

연구팀의 리처드 앤더슨 캘리포니아공대 신경과학 교수는 당신은 팔을 움직일 때 실제로 어떠한 근육을 활성화할지에 대하여 생각하지 않는다. 예를 들어 당신이 컵을 잡는 경우 팔 올리기, 팔 내밀기, 컵 잡기, 컵 주위를 손으로 감싸기 등과 같은 세세한 동작을 생각하지 않는다. 대신에 당신은 예를 들어 나는 물이 담긴 저 컵을 잡고 싶다등과 같이 동작의 목표를 생각한다. 그래서 우리는 임상 시험에서 피험자에게 수많은 요소들로 분해하는 대신에 단순히 전체적으로 동작을 상상하라고 요구함으로써 실제 의도를 성공적으로 해독할 수 있었다. 후방 두정엽(PPC)에서 오는 신호가 환자들이 사용하기에 더 쉽고, 궁극적으로 동작 절차를 좀 더 부드럽게 만들 것으로 우리는 기대한다고 설명했다.

 

megtb_img2_1432436671307.jpg » 리처드 앤더슨 교수(맨왼쪽) 등 연구진과 에릭 소토.

 

연구팀이 개발한 장치는 서던캘리포니아대 켁크병원(Keck Hospital)에서 20134월에 에릭 소르토에게 이식됐다. 에릭 소토는 이후로 마음으로 컴퓨터의 커서(cursor)와 로봇 팔을 제어하는 훈련을 하고 있다.

지난 10년 동안 마비된 상태로 살고 있는 에릭 소르토는 빠른 결과에 아주 흥분했다. “나는 로봇 팔을 제어하는 것이 얼마나 쉬운지를 깨닫고 놀랐다. 나는 이 순간을 마치 유체이탈을 경험한 것처럼 기억한다. 그리고 나는 주위를 막 돌아다니면서 모든 사람들과 기쁨의 표시로 서로 손바닥을 마주치는 하이파이브를 하고 싶었다.”

 

출처

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=256432&cont_cd=GT

KISTI 미리안 글로벌동향브리핑2015-05-26

[관련 논문]

Tyson Aflalo, Spencer Kellis, Christian Klaes, Brian Lee, Ying Shi, Kelsie Pejsa, Kathleen Shanfield, Stephanie Hayes-Jackson, Mindy Aisen, Christi Heck, Charles Liu, Richard A. Andersen. Decoding motor imagery from the posterior parietal cortex of a tetraplegic human. Science, 2015 DOI: 10.1126/science.aaa5417

원문

http://www.sciencedaily.com/releases/2015/05/150521144028.htm


곽노필 한겨레신문 선임기자 nopil@hani.co.kr
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