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우리가 생각할 때 뇌에서 무슨 일이 일어나는지 보여주는 비디오를 시청하세요

우리가 생각할 때 뇌에서 무슨 일이 일어나는지 보여주는 비디오를 시청하세요

비공개: 우리가 생각할 때 뇌에서 무슨 일이 일어나는지 보여주는 비디오를 시청하세요

이 기사는 The Checkup에 처음 게재되었습니다. MIT Technology Review의 주간 바이오텍 뉴스레터. 매주 목요일에 받은 편지함에서 받아보려면 이와 같은 기사를 먼저 읽어보세요. 여기서 가입하세요.

생각은 어떻게 생겼을까? 우리는 뇌의 수십억 개의 뉴런 중 일부에서 공유되는 신호로 인해 발생하는 생각에 대해 생각할 수 있습니다. 다양한 화학 물질이 관련되지만 실제로는 전기적 활동으로 귀결됩니다. 우리는 그 활동을 측정하고 다시 볼 수 있습니다.

이번 주 초에 저는 Precision Neuroscience의 공동 창립자이자 최고 과학 책임자인 벤 라포포트를 만났습니다. Precision Neuroscience는 바로 그런 일을 하는 회사입니다. 이 회사는 라포포트가 언젠가 마비된 사람들이 컴퓨터를 제어하고, 그가 말했듯이 “책상 직업을 갖는” 데 도움이 되기를 바라는 뇌-컴퓨터 인터페이스를 개발하고 있습니다.

라포포트와 그의 동료들은 작은 절개를 통해 두개골 밑으로 삽입할 수 있는 얇고 유연한 전극 배열을 개발했습니다. 일단 안으로 들어가면, 사람의 뇌에 앉아서 아래에서 윙윙거리는 뉴런에서 신호를 수집할 수 있습니다. 지금까지 17명이 이 전극을 뇌에 삽입했습니다. 그리고 Rapoport는 그들의 뇌가 어떻게 생각을 형성하는지 포착할 수 있었습니다. 그는 심지어 비디오도 가지고 있습니다. (아래를 계속 읽어서 직접 보세요.)

뇌 전극은 꽤 오랫동안 사용되어 왔으며 파킨슨병이나 심각한 간질과 같은 질환을 치료하는 데 자주 사용됩니다. 이러한 장치는 뇌 깊숙한 곳에 전극을 붙여 해당 질환과 관련된 영역에 접근하는 경향이 있습니다.

뇌-기계 인터페이스는 더 새로운 것입니다. 지난 수십 년 동안 신경 과학자와 엔지니어는 뇌 활동을 도청하고 뇌 데이터를 사용하여 사람들이 생각만으로 컴퓨터와 인공 사지를 제어할 수 있도록 하는 기술을 개발하는 데 상당한 진전을 이루었습니다.

이 기술은 아직 보편화되지 않았으며 초기 버전은 실험실 환경에서만 사용할 수 있었습니다. Rapoport와 같은 과학자들은 더 효과적이고, 덜 침습적이며, 더 실용적인 새로운 장치를 개발하고 있습니다. 그와 그의 동료들은 1,024개의 작은 전극을 두께가 20마이크론에 불과한 리본 모양의 필름에 장착하는 소형 장치를 개발했습니다. 이는 인간 속눈썹 너비의 약 3분의 1입니다.

이러한 전극의 대부분은 뇌 활동을 측정하도록 설계되었습니다. 장치 자체는 심장 박동 조절기처럼 가슴 피부 아래에 이식된 충전식 배터리로 구동되도록 설계되었습니다. 그리고 거기에서 데이터는 신체 외부의 컴퓨터로 무선으로 전송될 수 있습니다.

Rapoport는 뇌 조직을 관통하는 다른 바늘 모양의 전극과 달리 그의 전극 배열은 “뇌에 전혀 손상을 주지 않는다”고 말합니다. 전극 배열을 뇌 조직에 삽입하는 대신 얇고 유연한 필름에 배열하고, 두개골에 있는 틈을 통해 삽입한 후 뇌 표면에 부착합니다.

그곳에서 그들은 사람이 생각할 때 뇌가 무엇을 하는지 기록할 수 있습니다. 한 사례에서, Rapoport의 팀은 질병을 치료하기 위해 뇌 수술을 받는 한 남자의 두개골에 전극 배열을 삽입했습니다. 그는 수술하는 동안 깨어 있어서 외과의가 그의 뇌의 중요한 영역을 손상시키지 않는지 확인할 수 있었습니다. 그리고 그동안 전극은 그의 뉴런에서 전기 신호를 수집했습니다.

활동 내용은 다음과 같습니다.

“이것은 기본적으로 뇌의 사고입니다.” 라포포트가 말합니다. “당신은 생각의 물리적 표현을 보고 있습니다.”

이 비디오는 GIF로 변환한 것으로, 남자가 숫자를 외울 때 뇌에서 나타나는 전기 활동 패턴을 볼 수 있습니다. 각 점은 남자의 뇌 배열에 있는 전극이 언어에 관련된 영역에 감지한 전압을 나타냅니다. 빨간색과 주황색은 더 높은 전압을 나타내고, 파란색과 보라색은 더 낮은 전압을 나타냅니다. Rapoport는 “생각은 눈으로 볼 수 있는 것보다 더 빨리 일어나기 때문에” 비디오가 20배 느려졌다고 말합니다.

이러한 접근 방식을 통해 신경과학자들은 우리가 말할 때, 그리고 말할 계획을 세울 때 뇌에서 무슨 일이 일어나는지 시각화할 수 있습니다. 라포포트는 “우리는 그가 말하기도 전에 그가 단어를 말하려는 의도를 해독할 수 있습니다.”라고 말합니다. 그것은 중요합니다. 과학자들은 기술이 이런 종류의 계획 신호를 해석하여 일부 개인의 의사소통을 도울 수 있기를 바랍니다.

현재 Rapoport와 그의 동료들은 이미 뇌 수술을 받을 예정인 자원봉사자들에게만 전극을 테스트하고 있습니다. 전극은 계획된 수술 중에 이식, 테스트 및 제거됩니다. 회사는 5월에 발표했다 이 팀은 인간의 뇌에 한 번에 가장 많은 전극을 부착한 기록을 세웠는데, 무려 4,096개였습니다.

라포포트는 미국 식품의약국이 앞으로 몇 달 안에 자신의 기기를 승인하기를 바라고 있습니다. “그것은 … 우리가 바라는 새로운 치료 기준의 문을 열 것입니다.”라고 그는 말합니다.


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Precision Neuroscience는 새로운 뇌-컴퓨터 인터페이스 분야를 선도하는 소수의 회사 중 하나입니다. 카산드라 윌리아드 주요 플레이어를 다루었습니다 최근 Checkup에서 나온 내용입니다.

뇌 이식은 질병을 치료하거나 의사소통을 돕는 것 이상을 할 수 있습니다. 사람의 자아감을 바꿀 수 있습니다. 이것은 Rita Leggett의 경우였습니다. 그녀는 자신의 의지에 반하여 임플란트가 제거되었을 때 엄청난 충격을 받았습니다. 저는 이와 같은 경험이 인권 침해로 간주되어야 하는지 알아보았습니다. 한 조각 작년에 출판되었습니다.

다이빙 사고로 인해 마비된 이안 버크하트는 24세 때 뇌 이식 수술을 받았다.. 버크하트는 이 임플란트를 사용해 로봇 팔을 조종하고 기타 히어로를 하는 법을 배웠습니다. 하지만 자금 문제와 감염으로 인해 이 임플란트를 제거해야 했습니다. “처음 척수 손상을 입었을 때 모두가 ‘어깨에서 아래로는 아무것도 움직일 수 없을 거야’라고 말했어요.” 버크하트가 작년에 나에게 말했어요. “저는 그 기능을 회복할 수 있었고, 다시 잃었습니다. 정말 힘들었습니다.”

몇 년 전, 뇌 이식을 통해 갇힌 사람이 생각만으로 완전한 문장으로 의사소통할 수 있게 되었다연구자들은 이것이 세계 최초라고 주장했습니다. 그는 이것을 이용해 수프와 맥주를 주문했고 보호자들에게 “저는 멋진 아들을 사랑해요”라고 말했습니다.

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