머릿속 상상으로 작동하는 로봇팔 나왔다

KAIST 정재승 교수 연구팀

KAIST 제공

머릿속 상상만으로 작동하는 로봇팔이 개발됐다. 뇌 신호 해독 기술 기반으로 향후 의료보조기기 개발에 활용될 것으로 기대된다.

KAIST는 정재승 뇌인지과학과 교수 연구팀이 이 같은 연구결과를 국제학술지 ‘저널오브뉴럴엔지니어링’에 지난 9월 발표했다고 24일 밝혔다.

사람이 상상할 때 발생하는 뇌 신호는 실제 팔을 움직일 때 발생하는 뇌 신호보다 ‘신호대잡음비’가 현저히 낮다. 뇌에 깊숙이 미세전극을 심지 않는 이상 상상하는 움직임을 정확히 파악하기 힘들다는 의미다. 

하지만 뇌에 전극을 깊게 심으면 뇌에 손상이 갈 수도 있다. 연구팀은 뇌에 전극을 꽂으면서도 큰 손상이 가지 않을 만한 위치인 ‘대뇌피질’에 주목했다.

장상진 박사과정 연구원은 “신경세포체가 모여 있는 대뇌피질은 어느 정도 정확한 상상 뇌 신호를 파악할 수 있는 적정한 부위”라며 “두피 밖에서 얻은 상상 뇌신호보다 훨씬 더 정확하다”고 말했다. 장 박사과정 연구원은 경기장 바깥에서는 사람들의 함성소리들을 구분할 순 없지만 경기장 안에 들어가면 옆의 관중이 무슨 소리를 하는지 알 수 있다고 비유했다.

연구팀은 측정한 상상 뇌 신호에 기계학습 기법을 더해 측정 정확도를 높였다. 그 결과 환자가 상상한 팔 뻗기 방향을 약 80% 정확도로 예측하는 데 성공했다. 연구팀은 또 로봇팔에 측정한 상상 뇌신호를 연동시켜 의도한 방향으로 로봇팔이 이동하는지 실험했다. 그 결과 네 가지 방향에 대한 의도를 읽어 정확하게 목표물에 도달하는 데 성공했다. 

이번 기술은 향후 사지 마비 환자를 비롯한 운동장애 환자들을 도울 수 있는 것으로 기대된다. 정 교수는 “장애인마다 상이한 뇌 신호를 맞춤형으로 분석할 수 있다”며 “의수를 대신할 로봇팔을 상용화하는 데 기여할 것”이라고 말했다. 
 

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]