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사지마비 환자, 뇌파로 로봇팔 자유롭게 조작 성공…BCI 기술 혁신

사지마비 환자가 자신의 뇌파를 이용해 로봇팔을 자유롭게 움직이는 획기적인 연구 결과가 발표됐다.

미국 샌프란시스코 캘리포니아대(UCSF) 카레루시 갠글리 교수 연구팀은 7일 과학 저널 *셀(Cell)*을 통해, 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술과 인공지능(AI)을 결합해 사지마비 환자가 생각만으로 로봇팔을 조작하는 데 성공했다고 밝혔다.

갠글리 교수는 "인간과 AI가 함께 학습하는 방식이 BCI 기술의 다음 단계"라며 "이번 연구에서 개발한 BCI 장치는 기존 1~2일 정도만 작동했던 기술과 달리 조정 없이 7개월간 지속적으로 사용됐다"고 설명했다.

뇌파 분석을 통해 움직임 구현

연구팀은 수년 전 뇌졸중으로 사지를 움직일 수 없게 된 연구 참가자의 뇌 표면에 센서를 이식하고, 신체의 특정 부위를 움직이는 상상을 하도록 했다. 이를 통해 뇌 신호 패턴이 어떻게 변화하는지를 정밀 분석했다.

실험 결과, 참가자는 실제로 움직일 수 없었지만 특정 동작을 상상할 때 뇌에서 해당 움직임에 상응하는 신호가 생성되는 것이 확인됐다. 연구팀은 이 신호를 AI가 학습하도록 해, 사용자가 원하는 움직임을 정확히 인식할 수 있도록 했다.

특히, 뇌 신호는 형태는 유지되지만 위치가 매일 조금씩 변하는 특성을 보였으며, 연구팀은 이를 반영해 AI가 끊임없이 적응하도록 설계했다.

로봇팔 조작 성공…일상 생활까지 가능

이후 참가자는 2주 동안 손가락, 손, 엄지손가락을 움직이는 상상을 반복하며 BCI 시스템과 AI를 훈련시켰다. 이를 통해 로봇팔을 자연스럽게 조작할 수 있는 수준에 도달했다.

연습을 거친 후 참가자는 로봇팔을 이용해 블록을 집고, 돌리고, 원하는 위치로 옮기는 동작을 수행했다. 더 나아가 캐비닛을 열고 컵을 꺼낸 후 정수기에서 물을 받는 복잡한 작업까지 해내는 데 성공했다.

갠글리 교수는 "현재 로봇팔이 더 빠르고 부드럽게 움직일 수 있도록 AI 모델을 개선하고 있다"며 "향후 가정에서도 사용할 수 있도록 연구를 확대할 계획"이라고 밝혔다.

이어 "이 기술이 사지마비 환자들이 스스로 식사를 하고 물을 마시는 등 일상생활을 영위할 수 있도록 도울 것"이라며 "이제 우리는 실현 가능한 시스템을 구축하는 방법을 알게 됐고, 이를 현실로 만들 자신이 있다"고 덧붙였다.

이번 연구는 BCI 기술이 단순한 연구 단계를 넘어 실질적인 재활 보조 기술로 자리 잡을 가능성을 열어주었다는 점에서 큰 의미를 가진다.

출처 : https://news.sbs.co.kr/