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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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