브레인게이트

브레인게이트(BrainGate)는 사이버키네틱스가 구축·기존에 소유하고 있는 뇌임플란트 시스템으로, 현재 개발 및 임상시험이 진행 중이며, 근위축성 측경화증(ALS) 환자나 척수 손상 환자 등 다른 신체 기능을 상실한 사람들을 돕기 위해 고안됐다. 브라잉게이트 기술과 관련 사이버키니틱스의 자산은 현재 개인 소유의 브라잉게이트 주식회사가 소유하고 있다.^[1][2] 뇌에 이식된 센서는 환자의 뇌 활동을 모니터링하고 사용자의 의도를 컴퓨터 명령으로 변환한다.

기술

현재 형태의 브레인게이트는 뇌에 이식된 센서와 어떤 종류의 보철물이나 다른 외부 물체에 연결되는 외부 디코더 장치로 구성되어 있다. 센서의 형태는 마이크로 전극(microelectrode array)로, 이전에는 유타 어레이로 알려져 있었는데, 예를 들어 팔 움직임을 제어하는 영역 등 뇌의 특정 영역에서 발화하는 뉴런의 전자파 시그니처를 감지하는 100개의 머리카락 두께의 전극으로 구성되어 있다. 센서는 그 활동을 전기적으로 충전된 신호로 변환하고, 그 신호는 외부 장치로 전송되고 소프트웨어로 디코딩된다. 디코더는 로봇 팔, 컴퓨터 커서, 심지어 휠체어와 같은 외부 장치를 제어하기 위해 뇌 신호를 연결하고 사용할 수 있다. 본질적으로 브레인게이트는 사람이 마음만을 사용하여 세상의 물체를 조작할 수 있도록 한다.

브레인게이트 배열은 움직임을 중계하기 위한 뉴런 패턴의 실시간 분석 외에도 추후 분석을 위한 전기 데이터 기록도 가능하다. 이 기능의 잠재적인 사용은 신경학자가 간질 환자의 발작 패턴을 연구하는 데 있을 것이다.

브레인게이트는 원래 바이오테크 기업 사이버키네틱스(Cyberkinetics, Inc.)와 함께 브라운대 신경과학부 연구진에 의해 개발됐다. 사이버키네틱스는 후에 장치 제조를 블랙록 마이크로시스템스로 돌렸고, 블랙록은 센서와 데이터 수집 하드웨어를 제조하고 있다.^[3] 브레인게이트社는 사이버키네틱스로부터 지적 재산과 관련 기술을 구입하여 브레인게이트와 관련된 지적 재산을 계속 소유하고 있다.^[1][2][3]

연구 및 실험 결과

마이크로 전극 배열을 하나의 인간 대상에 이식하는 것과 관련된 첫 번째 보고된 실험은 2002년에 케빈 워윅, 마크 가슨, 피터 카이버드에 의해 수행되었다.^[4] 래드클리프 의무실에서 수행된 이 절차에는 운동과 감각 기능, 즉 양방향 신호 전달을 성공적으로 이끌어내기 위해 대상의 말초 신경에 배열을 이식하는 작업이 포함되었다.^[5]

그 뒤 이어진 브레인게이트의 전체 임상시험은 매사추세츠 종합병원, 브라운대, 보훈처 연구진이 주도해 2004년부터 2006년까지 진행됐으며, 테트라프레지아 환자 4명의 연구가 참여했다. 2006년 네이처지에 실린 이 결과는 테트라프레지아에 걸린 사람이 생각만으로도 컴퓨터 화면에서 커서를 제어할 수 있어 이메일을 열 수 있었고 텔레비전과 같은 장치를 조작할 수 있었다는 것을 보여주었다.^[6] 한 참가자인 맷 나글은 척수 부상을 입었고, 다른 참가자는 ALS가 발달했다.^[7]

2009년 7월, 매사추세츠 종합병원, 브라운 대학, 프로비던스 VA의 연구자들에 의해 두 번째 임상시험(이중된 "BrainGate2")이 시작되었다.^[8][9] 2011년 11월에는 스탠퍼드대 신경보철물 번역연구소 연구진이 제2의 사이트로 재판에 합류했다.^[10] 이 재판은 진행 중이다.

2012년 5월 브레인게이트 연구진은 네이처에 수년 전 뇌계 뇌졸중으로 마비된 두 사람이 로봇 팔을 잡고 손을 잡을 수 있다는 연구 결과를 발표했다.^[11] 한 참가자인 캐시 허친슨은 이 팔을 이용해 병에서 커피를 마실 수 있었는데,^[12] 15년 만에 처음으로 도움 없이 술을 마실 수 있었다.^[13][14][15] 이 일은 허친슨 씨가 거주했던 전문 거주지인 매사추세츠 주 도체스터의 보스턴 홈에서 현장에서 일어났다.^[16] 이 연구에는 브라운 대학, 보훈처, 매사추세츠 종합병원, 하버드 의대, 독일 항공우주센터의 연구자들이 참여했다.^[15]

현재 임상시험

임상시험은 2009년 '브레인게이트2 신경인터페이스 시스템'이라는 이름으로 시작됐다.^[17][18] 2014년^[update] 10월 현재, 스탠포드 대학, 매사추세츠 종합병원, 케이스 웨스턴 리저브 대학(오하이오), 프로비던스 VA 메디컬 센터는 진행 중인 브레인게이트2 임상시험의 참가자를 적극적으로 모집하고 있다.^[18]

2021년 4월 브레인게이트는 인간의 뇌에서 컴퓨터로 무선 명령을 전송하는 최초의 기술이 되었다. 그 임상연구는 척수손상을 입은 두 명의 참가자를 이용했다. 이 연구는 대상자의 뇌 운동 피질에 연결된 송신기를 사용하여 신호를 전송했다. 타이핑과 이동의 정확도와 속도는 유선 솔루션과 동일한 것으로 보고되었다.^[19]

참고 항목

• Brain-Computer 인터페이스 – BrainGate를 사용한 인간 실험 설명
• 커널(넥스트 컴퍼니)
• 뉴럴링크
• 뉴로보틱스
• 시뮬레이션 리얼리티

참조

외부 링크

• 브레인게이트 컴퍼니
• 브레인게이트 연구
• 스탠퍼드 대학교 신경 보철물 변환 실험실
• 마비된 여성이 혼자서 로봇 팔을 움직인다, CNET, 2012년 5월
• 브레이징 개요
• 기즈마그 기사
• 유선 기사
• VWN 뉴스 기사