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ALS(루게릭병)로 온몸이 마비된 케이시 해럴이라는 사람이 약 3년 전 뇌에 작은 전극을 심는 수술을 받았습니다. 이 장치는 뇌에서 나오는 신호를 읽어서 컴퓨터가 대신 말을 해주는 기술인데, 해럴은 이 장치를 집에서 혼자 3,800시간 넘게 사용하며 최초의 ‘파워 유저’가 되었습니다. 현재 그는 이 장치로 문자와 이메일을 보내고, 인터넷을 사용하며, 심지어 환경운동가로서 일도 계속하고 있습니다. 정확도도 99%에 달해서 거의 실수 없이 자신이 생각한 말을 전달할 수 있게 되었습니다. 연구팀은 앞으로 뇌 신호를 바로 자연스러운 목소리로 바꿔주는 기술까지 개발하고 있습니다.
왜 중요한가요?
이 기술은 몸을 움직이거나 말할 수 없는 환자들이 다시 세상과 소통하고 독립적인 생활을 할 수 있게 해주기 때문에 중요합니다. 앞으로 더 많은 마비 환자들의 삶의 질을 근본적으로 바꿀 수 있는 가능성을 보여주고 있습니다.
주요 용어 설명
뇌-컴퓨터 인터페이스 (Brain-Computer Interface, BCI)
뇌에서 발생하는 전기 신호를 컴퓨터가 읽어서 사람의 생각을 글자나 음성으로 바꿔주는 기술입니다. 쉽게 말해 머릿속으로 생각한 것을 컴퓨터가 대신 말해주는 ‘생각 번역기’라고 할 수 있습니다. 손이나 입을 움직이지 못하는 사람도 이 장치를 통해 의사소통할 수 있게 됩니다.
근위축성 측삭경화증 (ALS, Amyotrophic Lateral Sclerosis)
흔히 ‘루게릭병’으로 알려진 질환으로, 뇌에서 근육으로 신호를 보내는 신경세포가 서서히 죽어가는 병입니다. 시간이 지나면 걷기, 말하기, 숨쉬기까지 점점 어려워집니다. 현재로서는 완치 방법이 없는 퇴행성 질환입니다.
언어 운동 피질 (Speech Motor Cortex)
뇌에서 말하기에 필요한 입, 혀, 성대 등의 움직임을 지시하는 부분입니다. 실제로 소리를 내지 못하더라도 말하려고 생각하면 이 영역이 활성화되기 때문에, BCI는 이곳의 신호를 읽어서 어떤 말을 하려는지 파악합니다. 마치 리모컨의 버튼을 누르면 TV가 반응하듯, 이 뇌 영역의 신호를 컴퓨터가 읽어내는 것입니다.
브레인 투 보이스 (Brain-to-Voice)
뇌 신호를 텍스트가 아닌 실제 음성으로 바로 변환해주는 차세대 기술입니다. 기존에는 생각을 글자로 바꾼 뒤 기계 음성으로 읽어주는 방식이었다면, 이 기술은 말의 빠르기, 높낮이, 감정까지 담긴 자연스러운 목소리를 만들어내는 것을 목표로 합니다. 마치 본인이 직접 말하는 것처럼 들리게 하는 것이 최종 목표입니다.
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케이시 해럴(Casey Harrell)의 뇌에는 약 3년 전 삽입된 전극이 있다. 근육을 점차 움직일 수 없게 만드는 퇴행성 질환인 근위축성 측삭경화증(ALS)으로 전신이 마비된 그는 2023년 연구진의 도움을 받아 뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface, BCI)를 이용해 처음으로 문장을 말하는 데 성공했다.
이후 해럴은 이 장치를 수천 시간 동안 사용해 왔다. 보호자의 도움으로 시스템을 연결하기만 하면 대부분의 기능을 스스로 사용할 수 있다. 연구진은 그동안 다양한 기능을 추가했고, 해럴은 이제 인터넷을 이용하고 업무를 처리하는 데까지 이 장치를 활용하고 있다.
해럴은 MIT 테크놀로지 리뷰와의 인터뷰에서 “ALS 같은 질환을 앓게 되면 더 이상 큰 꿈을 꾸지 않게 될 것이라고들 생각한다. 하지만 나는 그렇지 않다”며 “이 기능들 가운데 단 하나만 있었더라도 엄청난 변화였을 텐데, 이 모든 기능에 더해 훨씬 많은 것들을 사용할 수 있다는 점은 정말 혁명적”이라고 말했다.
연구진이 이날 학술지 <네이처 메디신(Nature Medicine)>에 발표한 논문에 따르면 해럴은 장치 이식 후 약 22개월 동안 연구진의 도움 없이 자택에서만 3,800시간 이상 BCI를 사용했다. 연구팀의 세르게이 스타비스키(Sergey Stavisky) 캘리포니아 대학교(UC) 데이비스 캠퍼스 신경공학자는 “그는 음성 BCI 분야 최초의 진정한 파워 유저(power user)”라고 말했다.
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