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뇌-기계 인터페이스 개발의 선두주자

[제8회 파퓰러사이언스 선정 10대 과학자] BRILLIANT10 -BIOMEDICAL ENGINEERING-

내일은 오늘보다 더 나을 것이라는 게 파퓰러사이언스의 신조다. 현재의 환경문제와 경제 문제를 생각하면 지나치게 낙관적으로 들릴지 모르지만 미국에서 가장 유망한 연구자들로 이루어진 파퓰러사이언스 선정 10대 과학자를 만나본다면 생각이 바뀔 것이다.

탕 쉬는 나노기술을 사용해 석유나 석탄보다 에너지 효율적이며 친환경적인 태양전지를 만들어 낼 것이다. 존 린은 RNA의 비밀을 풀어 인류의 건강문제 해결에 기여했다.

그들의 모습을 보면 밝은 미래를 꿈꿀 수 있다. 세계가 지금 큰 문제를 겪고 있다는 것은 인정한다. 하지만 이들 과학자의 뛰어난 능력으로 문제를 해결한다면 미래를 나쁘게만 볼 이유가 없다.


선정 이유: 장애인도 뇌 통해 기계를 조작하는 방법 연구

이름: 아담 윌슨
나이: 28세
소속: 뉴욕 주 워즈워드센터

지난해 4월. 아담 윌슨은 트위터에 양손을 사용하지 않고 생각만으로 메시지를 게시하는데 최초로 성공했다. 컴퓨터에 연결된 전극 달린 적색 스컬 캡, 즉 테두리 없는 모자를 쓴 채 스크린에 나타나는 문자를 보는 것만으로 문서를 작성, "뇌전계를 사용해 트위터 메시지를 보낸다"라는 글을 작성한 것이다.

어떻게 이런 일이 가능했을까. 바로 뇌전계를 이용해 컴퓨터에 문자를 입력하는 시스템을 만들었기 때문이다. 뇌전계는 인간의 뇌세포가 활동할 때 생기는 전류의 차이를 감지해 뇌파의 변화를 기록하는 기계장치.

윌슨 앞의 컴퓨터 스크린에는 A부터 Z까지의 알파벳과 1에서 9까지의 숫자가 나와 있는데, 이것들이 순서대로 하나씩 강조된다. 주시한 문자가 강조되는 것을 본 사용자의 뇌파는 변하게 되는데, 윌슨의 시스템은 이 같은 뇌파의 변화를 탐지해 그 문자를 컴퓨터에 입력하게 된다.



물론 입력 속도는 키보드에 비해 매우 느리다. 하지만 전신마비의 장애인도 컴퓨터에 문자를 입력할 수 있다는 점에서 대단히 혁신적이라고 할 수 있다.

윌슨의 목표는 그저 이 같은 초감각적 트위터 사용에 그치지 않는다. 그는 뇌졸중이나 척수 부상으로 의사소통 능력을 잃은 사람들을 기술을 통해 돕겠다는 꿈을 품고 있다.

그는 현재 두개골 바로 아래쪽에 있는 주름진 조직인 대뇌피질에 전극을 꽃아 작동되는 강력한 뇌-기계 인터페이스를 개발 중이다. 대뇌피질에서는 트위터 실험에 사용한 뇌전계보다 훨씬 강한 신호를 잡을 수 있기 때문이다.

윌슨은 7학년 이후 계속 기타를 치고 있을 만큼 음악을 좋아하는데, 이 같은 성향에 영향을 받은 그의 새 시스템은 신경장애 환자도 휴대폰 벨소리를 생각하기만 하면 컴퓨터 커서를 움직일 수 있다. 청각자극에 대한 반응을 관장하는 뇌 영역을 자극하는 것이다.

그의 다음 도전 과제는 복잡한 생각을 해독할 수 있는 무선 시스템을 만드는 것이다. 이 시스템이 완성된다면 근이영양증으로 온몸이 마비 상태인 스티븐 호킹 박사도 생각만으로 문을 열거나 휠체어를 운전할 수 있을 것이다.

근이영양증이란 골격근(骨格筋)의 진행성 위축과 근력저하를 특징으로 하는 근육 자체의 질환을 말한다. 윌슨은 이렇게 말한다. "언젠가는 그와 함께 꼭 연구해 보고 싶습니다."

그의 다음 도전 과제는 복잡한 생각을 해독할 수 있는 무선 시스템을 만드는 것이다. 이 시스템이 완성된다면 근이영양증으로 온몸이 마비 상태인 스티븐 호킹 박사도 생각만으로 문을 열거나 휠체어를 운전할 수 있을 것이다.
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