7일 연합뉴스에 따르면 미국 샌프란시스코 카레루시 갠글리 캘리포니아대(UCSF) 교수 연구팀은 이날 과학 저널 셀(Cell)을 통해 사지마비 환자가 뇌 신호의 미세한 변화를 AI 기반 BCI 장치를 통해 학습함으로써 로봇팔을 조작하는데 성공한 연구 결과를 발표했다.
갠글리 교수는 “AI와 인간의 학습 결합은 BCI의 발전에 있어 중요한 단계이며, 이번 연구에서는 과거 1~2일간만 작동했던 기존 BCI 시스템과 달리 7개월 동안 안정적으로 작동하는 장치를 구현했다”고 설명했다.
연구팀은 수년 전 뇌졸중으로 사지가 마비된 환자를 대상으로 연구를 진행했다. 연구 참가자는 말을 하거나 신체를 움직일 수 없었지만, 특정 동작을 상상할 때마다 뇌에서 나타나는 신호를 분석하는 방식으로 실험이 진행됐다.
연구진은 참가자의 뇌 표면에 소형 센서를 이식하고 손, 발, 머리 등 다양한 신체 부위를 움직이는 장면을 상상하도록 요청했다. 그 결과 실제로 움직이지 못하는 상황에서도 뇌에서는 해당 동작에 상응하는 신호가 생성되는 것이 확인됐다.
이 과정에서 AI 기반 BCI 시스템은 센서를 통해 포착된 신호의 패턴과 변화를 분석해 학습했으며, 일정 기간 훈련을 거친 뒤 참가자는 자신의 의도대로 로봇팔을 조작할 수 있게 됐다.
참가자는 로봇팔을 이용해 블록을 집어 들고 돌려서 다른 위치로 옮기는 작업을 수행했다. 뿐만 아니라 캐비닛을 열고 컵을 꺼낸 뒤 정수기에서 물을 따르는 복잡한 동작도 가능했다.
연구팀은 앞으로 로봇팔의 속도와 움직임을 더욱 정교하게 만들기 위해 AI 모델을 개선할 예정이며, 향후 가정 환경에서도 테스트를 진행할 계획이다.
갠글리 교수는 “이번 연구가 사지마비 장애인들이 스스로 식사를 하거나 물을 마시는 등의 독립적인 생활을 할 수 있도록 돕는 중요한 기술이 될 것”이라며 “실제 적용이 가능하도록 시스템을 구축하는 데 집중할 것”이라고 밝혔다.
이번 연구 결과는 신경과학 및 재활 기술 발전에 있어 중요한 이정표로 평가되며, 향후 AI 기반 BCI 기술이 마비 환자들의 삶의 질을 획기적으로 향상시킬 가능성이 커지고 있다.
이종균 기자
press@healthinnews.co.kr