“단어 상상하면 음성으로 표현돼”…뇌 임플란트 장치 개발됐다

마비로 말하는 능력 잃어버려도 음성 대화 가능해져

마비로 말하는 능력을 잃은 사람들에게 말할 수 있게 해주는 장치가 개발됐다. [사진=게티이미지뱅크]

마비로 말하는 능력을 잃은 사람들에게 말할 수 있게 해주는 장치가 개발됐다. 머릿속에서 떠올리는 단어를 뇌에 이식한 장치가 해독하고 음성으로 표현하는 방식이다.

미국 스탠퍼드대 연구진은 근위축성 측색 경화증(ALS)이나 뇌간 뇌졸중으로 심하게 마비된 4명을 상대로 뇌 임플란트 장치를 시험했다. 참가자 중 한 명은 눈을 통해서만 의사소통을 할 수 있었으며, '예'를 말할 때는 동공을 위아래로, '아니오'를 말할 때는 오른쪽에서 왼쪽으로 움직였다.

연구진은 참가자들의 뇌에 '뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)'를 이식한 뒤 말을 시도하거나 단어들을 상상하도록 했다. 이 전극 배열은 언어를 제어하는 뇌 영역인 운동 피질에 이식됐다. 그 후 AI 모델을 개별 음소(말의 단위)와 관련된 신경 활동 패턴을 인식하고 이를 문장으로 연결하도록 훈련시켰다.

연구 결과 뇌의 언어 신호는 약했지만, 실시간으로 최대 74%의 정확도를 보일 만큼 충분히 인식 가능했다. 특히 BCI는 참가자들이 상상해서 말하도록 지시받지 않은 내면의 목소리, 예를 들어 화면에서 도형을 세는 동안 숫자를 말하는 모습까지 포착했다. 연구진은 "입, 혀, 입술, 성대를 움직이려고 할 때 뇌의 운동 피질에서 신호를 포착해 목소리를 낼 수 있도록 하는 이전 연구들보다 더 진전된 방식"이라고 설명했다.

하지만 이러한 모습은 사용자의 의도와 상관없이 개인적인 생각이 외부로 유출될 수 있다는 문제가 발생했다. 이에 따라 연구진은 개인정보 보호를 위해 사용자가 비밀번호를 상상해 잠금을 해제하지 않는 한 BCI가 내면의 생각을 해독하는 것을 방지하는 비밀번호 보호 시스템을 만들었다. 연구진은 "개인의 생각이 무의식적으로 해독되는 것을 막았다"고 설명했다.

이 연구는 'Inner speech in motor cortex and implications for speech neuroprostheses'라는 제목으로 국제학술지 《셀(Cell)》에 게재됐다.

연구진은 "하드웨어와 인식 소프트웨어가 개선되면 미래의 시스템은 사람이 생각만 하면 유창하고 빠르고 편안하게 말로 표현해줄 것"이라고 기대했다.

박주현 기자 (sabina@kormedi.com)