상상 속의 아바타, 현실로

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작성자 영재원 댓글 0건 조회 7,255회 작성일 12-05-23 09:31

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뇌파 통해 단어 찾을 수 있어

4년 전의 일이다. 한 미래학자와 인터뷰를 끝내고 헤어질 때 그는 “앞으로 인터뷰는 굳이 한국에서 할 것 없이 뇌파로 할 수 있을 것”이라고 이야기했다. 그 미래학자는 베네수엘라 사람이다. 혹시 같은 서울이라면 모른다. 어떻게 그곳까지 뇌파가 도달해 인터뷰를 할 수 있단 말인가?

▲ 뇌파를 통한 커뮤니케이션이 조만간 현실화될 것으로 보인다. 위키피디아

혁신적인 과학기술 아이디어를 바탕으로 기존의 영화 틀을 완전히 뛰어넘은 영화 ‘아바타’가 선풍적인 인기를 끌었다. 생각으로 아바타를 원격 조종하는 것이 중요한 주제다. 물론 공상과학영화다. 하지만 그러한 미래가 현실에 등장할 수도 있다는 상상력을 자극했다.

영화 속 먼 얘기가 아니다. 과학자들은 실제로 신체적 어려움을 가진 장애인들을 돕기 위해, ‘생각’만으로 보조기구를 움직이게 할 수 있는 첨단 기술을 개발하고 있다. 이러한 기술의 비밀은 무엇일까? 이는 뇌파나 뇌 전기자극을 통해 근육 또는 인공관절을 움직이게 하는 뇌파조절기술이다.

뇌파를 통해 단어를 재구성할 수 있어

BBC 뉴스는 뇌파를 통해 어떤 사람이 생각하는 단어를 재구성하는 획기적인 기술이 개발돼 뇌졸중이나 마비 등으로 언어 능력을 잃은 사람들의 머릿속 목소리를 들을 수 있는 길이 열리게 됐다고 최근 보도했다.

“Science decodes ‘internal voices”라는 기사에서 “미국 캘리포니아대학 버클리 캠퍼스 연구진은 환자의 뇌로부터 나오는 전기 신호를 직접 포착하고 컴퓨터 모델을 이용해 그 사람이 생각하는 단어를 소리 내도록 하는데 성공했다”고 설명했다.

이는 뇌에 전극을 부착한 피실험자가 모음의 소리를 생각하는 것만으로 컴퓨터 화면의 커서를 움직이게 된 것으로 뇌파 추적을 통해 피실험자가 생각하고 있는 특정 이미지를 알아맞히는 데까지 진전된 최근 연구에서 한 걸음 더 나아간 것이라고 과학자들은 평가했다.

연구진은 기능성자기공명영상(fMRI) 기술을 이용해 간질이나 종양으로 수술을 받게 된 자원 환자 15명을 대상으로 청각기관의 일부이자 소리로부터 언어적 의미를 만들어내는데 관여하는 상측두회(STG, superior temporal gyrus) 영역의 뇌파에 초점을 맞췄다.

이들은 환자들에게 여러 사람이 각기 다른 목소리로 단어와 문장을 말하는 것을 들려줬다. 이는 이런 소리들이 환자의 STG 영역에서 일으키는 혼란스러운 전기 신호를 하나하나 구별해 내기 위한 것이다. 연구진은 이를 위하여 컴퓨터 모델을 이용해 여러 주파수의 각기 다른 소리들이 나오고 있을 때 어떤 부위가 어떤 속도로 뇌파를 발산하는지 지도를 작성했다.

▲ 상측두회(STG)는 소리를 통해 언어를 만들어 내는 기관. 여기에서 나오는 뇌파를 분석해 단어를 재구성할 수 있다. 위키피디아

연구진은 이 모델의 도움을 받아 환자에게 생각할 단어들을 제시하고 환자가 이 중 어떤 단어를 선택했는지 알아맞힐 수 있었다. 이들은 심지어 영상으로 나타난 뇌파를 컴퓨터 모델을 통해 소리로 치환, 일부 단어들을 재구성하는 데까지 성공했다.

연구진은 "이 연구를 통해 뇌의 작용을 좀 더 자세히 관찰할 수 있게 됐을 뿐 아니라 언어장애를 가진 사람들이 말로는 못하지만 머릿속에 상상할 수는 있는 것을 표현할 수 있게 하는 보조기구의 가능성이 열리게 됐다"고 말했다.

이들은 "이처럼 생각을 소리로 옮기는 장치가 현실화되기까지는 아직 갈 길이 멀 지만 이런 장치가 나오면 의사소통에 획기적인 보조나 대안 역할을 하게 될 것"이라고 전망했다.

뇌의 목소리, 뇌파’

1875년 영국의 생리학자 케이튼(R. Caton)은 처음으로 토끼ㆍ원숭이의 대뇌피질에서 나온 미약한 전기활동을 검류계로 기록했다. 사람의 경우는 1924년 독일의 정신과 의사인 한스 베르거(Hans Berger)는 뇌신경세포의 활동에 수반되는 전기적인 변화를 외부에서 측정해 처음으로 기록했다.

수학, 물리학을 공부하다 의학으로 전공을 바꾼 그는 처음에는 머리에 외상을 입은 환자의 두개골 결손부의 피하에 2개의 백금전극을 삽입하여 기록했으며, 나중에는 두피에 전극을 얹기만 하여도 기록할 수 있다는 것을 발견했다.

그리고 이것을 심전도(ECG, Electrocardiogram)나 근전도(EMG, Electromyogram)와 같이 뇌전도(EEG Electroencephalogram)라고 하였다. 이와 같은 그의 공적을 기려 뇌파를 ‘베르거 리듬’ 이라고도 부른다.

뇌와 컴퓨터의 만남

▲ 독일의 정신과 의사 한스 베르거는 인간 뇌파에 대한 연구를 처음으로 개척했다. 위키피디아

미래의 기술 BCI(brain-computer interface)가 각광을 받고 있다. 뇌의 전기신호를 감지하는 뇌파 기술을 이용한 게임 등이 개발돼 화제가 되고 있다. 뇌파를 응용하는 게임이 전 세계적으로 활발하게 개발되고 있는 중이다.

뇌파를 이용한 더 야심 찬 계획도 있다. 미국의 고등국방연구소(DARPA)에서는 뇌파를 이용한 통신을 연구하는 프로그램, ‘Silent Talk’라는 프로젝트를 준비하고 있다. 사람이 어떤 말을 하려고 하면 성대 등에 이어진 신경에 신호를 보내기 전에 그 말에 해당되는 특정한 패턴의 뇌파가 생성된다고 한다.

그 뇌파를 분석하면 그 사람이 어떤 말을 하려고 하는지 알 수 있다. 이를 연구해 궁극적으로는 말을 하지 않고 생각 만으로 어떤 메시지를 타인에게 원격 전송하는 장치를 개발하겠다는 것이다.

공상과학 영화 속에 나오는 텔레파시는 그 동안 사이비 과학으로 치부할 정도였다. 그러나 현실로 나타나고 있다. 이와 비슷한 컨셉으로 일본에서도 뇌파를 문자로 변환하는 기술을 개발하고 있고, 미국의 인텔에서도 뇌파로 작동하는 뇌파 컴퓨터의 개발을 시도하고 있다.
이렇게 우리가 알지 못하는 사이에 뇌파와 관련된 다양한 기술이 개발되기 시작했다. 앞으로 공상과학 영화에서 나왔음직한 일들이 현실로 이뤄지기 시작한 것이다. 상상은 언젠가 현실로 이뤄진다. 과학기술이 엄청난 속도로 발전하고 있기 때문이다.