"마비 환자도 소통 가능하게"…생각 읽는 장치 나왔다

BCI 시스템으로 뇌 해석해 컴퓨터에 출력

미국의 연구팀이 루게릭병과 뇌졸중으로 말을 못 하게 된 중증 마비 환자들의 뇌 활동을 측정해 의도한 어휘를 출력하는 장치를 개발했다.

24일 과학 저널 '네이처'(Nature)에는 미국 스탠퍼드대 프랜시스 윌렛 박사팀과 샌프란시스코 캘리포니아대(UCSF) 에드워드 창 교수팀이 각각 개발한 '뇌-컴퓨터 인터페이스'(BCI)에 관한 내용이 실렸다. 네이처에 따르면, 이 장치는 중증 마비 환자들의 뇌 활동을 해석해 음성이나 텍스트 등으로 빠르게 출력해냈다.

"BCI는 말을 못 하는 사람들이 세상과 연결될 수 있게 한다"

연구에 참여한 뇌간 뇌졸중 환자와 해석 내용을 보여주는 아바타 [사진출처=연합뉴스]

스탠퍼드대 윌렛 박사팀은 지난 2012년 루게릭병 진단을 받은 팻 배넷씨(68)의 뇌 명령을 읽어내는 BCI 장치를 개발했다.

베넷씨의 뇌는 음소를 만들어내라는 명령을 처리할 수는 있지만, 입과 혀 등의 근육이 마비돼 실행하는 것은 불가했다. 이에 연구팀은 베넷씨의 언어 생성에 관여하는 뇌 영역에 센서를 삽입했고, 센서는 뇌 활동을 측정하고 해석해 베넷씨가 의도한 단어를 컴퓨터 화면에 출력했다.

연구팀에 따르면 베넷씨는 최근 자연스러운 대화 속도(분당 160단어)에 점점 근접하고 있다. 또 이 BCI 시스템은 이전 공개된 시스템에 비해 오류율 역시 절반 아래로 감소한 것으로 확인됐다.

베넷 씨는 "이번 결과는 BCI 개념을 실증한 것으로 궁극적으로 말을 하지 못하는 사람들이 이 기술을 사용할 수 있게 될 것"이라며 "이는 말을 못 하는 사람들이 더 큰 세상과 계속 연결되고 일을 하고 친구·가족과 관계를 유지할 수 있다는 것을 의미한다"라고 밝혔다.

"마비 환자들이 더 자연스럽고 풍부하게 의사소통할 수 있게"

BCI 연구에 참여한 루게릭병 환자 팻 베넷 씨와 연구팀 [사진출처=연합뉴스]

UCSF 에드워드 창 교수팀은 18년 전 뇌간 뇌졸중을 앓아 말을 못 하게 된 여성 A씨(47)의 뇌 활동을 측정 및 해석해 출력하는 장치를 공개했다.

연구팀은 전극이 배열된 직사각형 배열을 뇌 부위 표면에 이식했다. 이후 뇌졸중이 아니었으면 말을 할 때 얼굴·혀·턱·후두로 전달됐을 뇌 신호를 측정해 심층 학습 모델로 해석하고 그 내용을 텍스트, 음성, 말하는 아바타 등으로 출력했다.

연구팀에 따르면 A씨는 수일 동안 1025개로 구성된 대화 어휘를 반복하며 인공지능 알고리즘을 훈련했다. 그 결과 분당 평균 78단어를 해석하고 출력하는 BCI 시스템이 개발됐다. 오류율은 기존 음성 BCI와 비교해 현저히 낮은 것으로 나타났다.

연구팀은 "이 BCI 시스템은 환자의 부상 전 목소리로 음성 출력을 할 수 있고 뇌 신호를 해석해 아바타 표정으로 표출할 수도 있다"라며 "마비 환자들이 더 자연스럽고 풍부한 표현방식으로 의사소통할 수 있는 가능성을 제공할 것"이라고 말했다.

한지수 인턴기자 hjs17450@asiae.co.kr