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비침습 신경 디코딩과 브레인-머신 인터페이스

전문가 제언: ○ 브레인-머신 인터페이스(BMI: Brain-Machine Interface)에 관한 뇌과학의 기초적 연구는 1980년대에 시작되었으나 전형적 BMI인 “뇌의 신호로 로봇을 조작하는 시스템”을 나타내는 연구논문이 정평한 학술지에 게재되기 시작한 것은 1999년이다. 이후에 미국의 Chapin 등이 뇌 활동을 계측하고, 직접 로봇을 조작하는 BMI 연구가 미국과 일본을 중심으로 활발하게 전개되었다.

○ 연구과제와 연구자가 다 같이 늘어나고 있는 BMI는 비침습식, 즉, 인간의 뇌 활동을 뇌파 계측법(EEG), 기능적 자기공명 영상법(fMRI), 근적외 광 혈류계(NIRS) 등의 비침습적인 방법을 이용하여 계측하는 방식이다. 이들 비침습식 방식을 특히 브레인-컴퓨터 인터페이스(BCI: Brain-Computer Interface)라고 부르는 경우도 많다.

○ 비침습식 BMI에 관해서는 일본의 Kawabido 등의 그룹이 휴머노이드 로봇(humanoid robort)의 추차조작을 목표로 계측 시스템과 신호처리 알고리즘의 양면에서부터 접근하기 시작하였다. 특히 fMRI 신호처리 알고리즘 개발을 지향하여 일본의 Kamitani 등이 대뇌피질 시각야(visual cortex)의 신경활동을 디코딩(decoding)에 몰두하고 있다.

○ 뇌파에 한정되지 않고 다른 비침습 계측에 대해서도 개개의 방법만으로 실용화를 지향하기 보다는 복수의 방법을 조합하여 장점들을 살리는 방향으로 추진하는 것이 실용적이다. 비침습식 계측법을 이용할 경우 사람이 자신의 뇌 활동을 보다 잘 제어할 수 있도록 훈련하는 것이 중요하다. 그래서 가상현실(VR) 시스템을 이용하고, 측정기기 중에서도 현실적인 환경 변화를 피드백으로부터 부여함으로써 뇌 활동의 제어가 보다 잘 되도록 훈련하는 것도 가능하다.

○ 미래학자들은 초고령 사회로 급속히 진입하고 있는 21세기에는 치매와 파킨슨병과 같은 뇌 질환이 급증하여 이를 극복하기 위한 의료 신사업이 확대될 것으로 전망하고 있다. 뇌과학의 일환으로서 비침습 BMI는 휴머노이드 로봇 등 새로운 성장동력을 만들어내고, 다른 분야와의 융합을 통해 수많은 학제적 학문의 발전을 촉진시켜 나갈 것이다.

저자: Yukiyasu Kamitani
자료유형: 학술정보