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뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 뇌의 전기 신호를 읽어서 컴퓨터가 사람의 생각을 해석해 주는 기술입니다. 전신이 마비된 ALS 환자 케이시 해럴은 이 장치를 통해 다시 말을 하고, 인터넷을 사용하며, 딸에게 책을 읽어줄 수 있게 되었습니다. 최근 몇 년 사이 이 기술에 참여하는 자원자와 기업이 크게 늘어나면서 약 150명이 BCI를 이식받은 것으로 추정됩니다. 중국에서는 세계 최초로 의료용 BCI가 승인되기도 했습니다. 다만 아직 실험 단계이기 때문에 장치가 얼마나 오래 작동하는지, 모든 환자에게 효과가 있는지 등 풀어야 할 과제가 남아 있습니다.
왜 중요한가요?
몸을 전혀 움직일 수 없는 환자들이 다시 의사소통하고 독립적인 생활을 할 수 있게 해 주는 기술이기 때문에, 앞으로 장애와 질병으로 고통받는 많은 사람들의 삶의 질을 크게 바꿀 수 있어 중요합니다.
주요 용어 설명
뇌-컴퓨터 인터페이스 (Brain-Computer Interface, BCI)
뇌에서 나오는 전기 신호를 컴퓨터가 읽어서 사람의 생각이나 의도를 파악하는 장치입니다. 쉽게 말해 손이나 입을 쓰지 않고도 생각만으로 컴퓨터를 조작할 수 있게 해 주는 기술이라고 할 수 있습니다.
근위축성 측삭경화증 (Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS)
신경세포가 점점 죽어가면서 근육을 움직이는 능력을 서서히 잃게 되는 질병입니다. 병이 진행되면 걷기, 말하기, 심지어 숨쉬기까지 어려워지기 때문에 ‘루게릭병’이라고도 불립니다.
음소 (Phoneme)
언어에서 의미를 구별해 주는 가장 작은 소리 단위입니다. 예를 들어 ‘달’과 ‘탈’은 첫소리 하나만 다른데, 이 하나의 소리 차이가 바로 음소에 해당합니다. BCI는 뇌 신호를 이 음소 단위로 변환해서 사용자가 말하려는 단어를 예측합니다.
침습적 방식 (Invasive Method)
장치를 설치하기 위해 수술로 몸 안에 직접 넣는 방식을 말합니다. 뇌 속에 전극을 심는 것이 대표적인 예이며, 더 정확한 신호를 얻을 수 있지만 수술 부담과 부작용 위험이 크다는 단점이 있습니다. 반대로 모자처럼 머리에 씌우는 방식은 비침습적이라고 합니다.
음성 해독 (Speech Decoding)
뇌에서 발생하는 전기 신호를 분석해서 그 사람이 어떤 말을 하려고 했는지 알아내는 기술입니다. 마치 암호를 해독하듯이 뇌의 복잡한 신호 패턴을 컴퓨터가 풀어내어 문장으로 바꾸고, 이를 음성으로 출력해 줍니다.
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필자는 최근 ALS(근위축성 측삭경화증)를 앓고 있는 케이시 해럴(Casey Harrell)의 이야기를 취재했다. 헤럴을 오랫동안 연구해 온 연구진은 그를 “최초의 진정한 파워 유저”라고 부른다. 전신이 마비된 헤럴은 명확한 의사소통이 어려웠지만, 이제 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 이용해 말을 하고, 인터넷을 이용하며, 기후 운동가로서의 업무까지 대부분 스스로 수행하고 있다. 이 장치를 사용한 지도 어느덧 3년에 가까워졌다.
2023년 7월 해럴이 장치를 이식받은 이후 캘리포니아대학교 데이비스 캠퍼스 연구팀은 시스템을 지속적으로 개선해 왔다. 음성 해독 정확도를 높인 것은 물론 프라이버시 모드와 ‘비속어 필터’ 같은 기능도 추가했다. 덕분에 해럴은 어린 딸과 대화할 때 의도치 않게 욕설이 출력될 걱정 없이 장치를 사용할 수 있다.
해럴은 필자와의 인터뷰에서 이 장치를 두고 “혁명이라는 말로도 부족하다”고 말했다. 이 기술 덕분에 생계를 유지할 수 있게 됐고, 멀어졌던 친구나 가족들과 다시 소통할 수 있게 됐으며, 딸에게 책을 읽어주는 일도 가능해졌다는 것이다.
해럴의 BCI를 개발한 연구팀은 마비 환자들이 의사소통을 하고, 온라인 세상과 연결되며, 독립적인 삶을 살아갈 수 있도록 돕는 기술을 개발하는 여러 연구팀 가운데 하나다. 해럴은 “과학 연구에 기여하는 동시에 개인적으로도 도움을 얻고 싶었다”고 말했다. 최근에는 그처럼 BCI 연구를 위해 자신의 뇌를 연구에 제공하는 사람들이 점점 늘어나고 있다.
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