“이메일 쓰고 직장도 복귀”… 마비 환자 독립 이끈 BCI, 대체 뭐길래
BCI 인터페이스는 인간의 뇌와 컴퓨터를 연결해 생각만으로 기계를 제어하거나 의사소통할 수 있도록 돕는 기술이다. 최근 관련 연구가 활발히 진행되면서 전신마비 환자의 타이핑과 음성 합성 등을 지원하는 수준까지 발전했다.
루게릭병으로 사지 마비와 심한 발음 장애를 겪던 환자가 BCI를 이용해 다시 의사소통하고 직장 생활까지 이어간 사례가 공개됐다. 미국 캘리포니아대 데이비스 캠퍼스 연구팀은 ‘루게릭병’으로 흔히 알려진 근위축성 측삭 경화증(ALS) 환자가 BCI를 이용해 연구진 도움 없이 집에서 장기간 의사소통하고 컴퓨터를 사용할 수 있었다는 연구 결과를 발표했다.
연구 대상자는 루게릭병 환자인 미국의 케이시 해럴이다. 해럴은 루게릭병으로 팔과 다리의 근력이 크게 저하됐으며 발음 장애까지 심해져 정상적인 의사소통이 어려운 상태였다. 연구팀은 2023년 해럴의 왼쪽 운동피질 부위에 실험용 BCI 장치를 이식했다. 총 256개의 미세전극이 환자가 말하거나 움직이려 할 때 발생하는 신경 신호를 기록하고, 인공지능(AI) 기반 해독 알고리즘이 이를 문자와 컴퓨터 명령으로 변환하도록 설계됐다.
해럴은 마비 상태에서도 이메일과 문자메시지를 보내고 인터넷을 검색할 수 있었다. 이를 통해 지인들과 자유롭게 대화할 수 있었으며, 전일제 근무도 유지했다. 해럴은 BCI를 통해 “지금까지 경험한 어떤 기술보다 자연스러운 방식으로 의사소통할 수 있다”며 “어린 딸이 기억하지 못하는 내 목소리를 다시 들려줄 수 있게 된 것도 큰 기쁨”이라고 말했다.
해럴은 약 2년 동안 집에서 BCI를 3800시간 이상 사용했다. 이 기간 총 18만3060개의 문장과 196만163개의 단어를 생성했으며, 평균 의사소통 속도는 분당 56개 단어였다. 이는 일반 성인의 평균 대화 속도(분당 120~160개 단어)보다는 느리지만, 일반적인 키보드 타이핑 속도(분당 30~50개 단어)와 비교하면 상당한 수준이다. 그가 생성한 문장의 92％는 정확하거나 대부분 정확한 것으로 평가됐다.
UC 데이비스 신경외과 전문의 데이비드 브랜드먼 교수는 “기존 BCI 연구는 대부분 연구실 환경에서 연구진의 도움을 받아야 했다”며 “이번 연구는 마비 환자가 자신의 방식으로 의사소통할 수 있음을 보여준 중요한 전환점”이라고 말했다. 연구팀은 이번 결과가 루게릭병뿐 아니라 척수손상, 뇌졸중 후유증 등으로 의사소통에 어려움을 겪는 환자들의 삶의 질 향상에 도움이 될 것으로 기대했다.
케이시 해럴의 사례를 분석한 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 메디신(Nature Medicine)’에 최근 게재됐다. 최근에는 일론 머스크가 설립한 뇌신경과학 스타트업 ‘뉴럴링크(Neuralink)’를 비롯한 여러 연구 기관과 민간기업이 BCI 개발에 뛰어들고 있다. 이번 연구처럼 실제 생활에서 활용할 수 있는 사례가 축적되면서 관련 기술 발전 속도는 더 빨라질 것으로 전망된다.