마비 된 사람은 그의 생각으로 로봇 팔을 움직인다

캘리포니아 대학교 샌프란시스코의 연구자들은 뇌에서 컴퓨터로 신호를 전달하는 장치를 통해 마비된 남자가 로봇 팔을 제어할 수 있도록 했습니다.

그는 자신이 그 행동을 수행하는 것을 상상하는 것만으로도 물건을 잡고, 옮기고, 떨어뜨릴 수 있었습니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)로 알려진 이 장치는 조정이 필요 없이 기록적인 7개월 동안 작동했습니다. 지금까지 이러한 장치는 하루나 이틀 동안만 작동했습니다.

BCI는 사람이 움직임을 반복할 때(이 경우 상상의 움직임) 뇌에서 일어나는 작은 변화에 적응하고, 더욱 세련된 방식으로 움직임을 학습할 수 있는 AI 모델을 기반으로 합니다.

"인간과 AI 간의 학습을 융합하는 것은 이러한 뇌-컴퓨터 인터페이스의 다음 단계입니다." 신경과 교수이자 UCSF Weill Institute for Neurosciences의 일원인 신경학자 Karunesh Ganguly, MD, PhD가 말했습니다. "이것은 정교하고 실제와 같은 기능을 달성하는 데 필요한 것입니다."

미국 국립보건원(NIH)의 자금 지원을 받은 이 연구는 3월 6일 Cell 에 게재되었습니다.

핵심은 연구 참여자가 특정 움직임을 반복적으로 상상하면서 뇌의 활동이 매일 어떻게 바뀌는지 발견한 것입니다. AI가 이러한 변화를 고려하도록 프로그래밍되자 몇 달 동안 작동했습니다.

위치, 위치, 위치

Ganguly는 동물의 뇌 활동 패턴이 특정 움직임을 어떻게 표현하는지 연구했고, 동물이 학습함에 따라 이러한 표현이 매일 변하는 것을 보았습니다. 그는 인간에게도 같은 일이 일어나고 있다고 의심했고, 그것이 BCI가 이러한 패턴을 인식하는 능력을 그렇게 빨리 잃은 이유라고 생각했습니다.

Ganguly와 신경학 연구자 Nikhilesh Natraj, PhD는 수년 전 뇌졸중으로 마비된 연구 참가자와 함께 작업했습니다. 그는 말도 못하고 움직일 수도 없었습니다.

그는 자신이 움직이는 것을 상상할 때 뇌 활동을 감지할 수 있는 작은 센서를 뇌 표면에 이식했습니다.

Ganguly는 시간이 지남에 따라 뇌 패턴이 바뀌는지 확인하기 위해 참가자에게 손, 발, 머리 등 신체의 다른 부분을 움직이는 것을 상상해 보라고 했습니다.

실제로 움직일 수는 없었지만 참가자의 뇌는 그가 자신이 하는 것을 상상할 때 움직임에 대한 신호를 여전히 생성할 수 있었습니다. BCI는 그의 뇌에 있는 센서를 통해 이러한 움직임에 대한 뇌의 표현을 기록했습니다.

Ganguly의 팀은 뇌 속 표상의 모양은 동일하게 유지되지만 그 위치는 날마다 약간씩 바뀐다는 것을 발견했습니다.

가상에서 현실로

그런 다음 Ganguly는 참가자에게 2주 동안 손가락, 손 또는 엄지손가락으로 간단한 움직임을 하는 것을 상상해 보라고 했고, 센서가 AI를 훈련시키기 위해 참가자의 뇌 활동을 기록했습니다.

그런 다음 참가자는 로봇 팔과 손을 조종하려고 했습니다. 하지만 움직임은 여전히 ​​정확하지 않았습니다.

그래서 Ganguly는 참가자에게 시각화의 정확도에 대한 피드백을 제공하는 가상 로봇 팔을 연습하게 했습니다. 결국 그는 가상 팔이 자신이 원하는 대로 하도록 했습니다.

참가자가 실제 로봇 팔을 사용해 연습을 시작한 후, 몇 번의 연습 세션만으로 자신의 기술을 현실 세계로 옮길 수 있었습니다.

그는 로봇 팔이 블록을 집어 올리고, 돌리고, 새로운 위치로 옮기도록 할 수 있었습니다. 그는 심지어 캐비닛을 열고, 컵을 꺼내서 물 분배기에 대기도 했습니다.

몇 달 후, 참가자는 장치를 사용하기 시작한 이후 자신의 움직임 표현이 어떻게 바뀌었는지 조정하기 위한 15분 "튜닝" 후에도 여전히 로봇 팔을 제어할 수 있었습니다.

Ganguly는 이제 로봇 팔이 더 빠르고 부드럽게 움직일 수 있도록 AI 모델을 개선하고 있으며, 가정 환경에서 BCI를 테스트할 계획입니다.

마비 환자에게는 스스로 음식을 먹거나 물을 마실 수 있는 능력이 인생에 큰 변화를 가져올 것입니다.

강굴리는 이것이 가능하다고 생각합니다.

그는 "우리는 이제 시스템을 구축하는 방법을 배웠고 이를 실현할 수 있다고 확신합니다."라고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250306153135.htm