중국의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술이 매서운 속도로 성장하고 있다.
중국 스타트업 회사인 상하이 나오후(腦虎)테크(NeuroXess)가 얼마 전 중요한 임상시험 성과 2건을 발표했다. 나오후는 유연한 적응력을 갖춘 BCI 장치를 통해 뇌 손상 환자가 정확히 의도한 움직임은 물론 또 다른 환자의 중국어 음성을 실시간으로 해독하는 데 성공했다.
환자들은 자신의 의도에 따라 ▷소프트웨어 제어 ▷물건 집어 들기 ▷음성을 통한 디지털 아바타 조작 ▷인공지능(AI) 모델과의 대화 등을 수행하면서 BCI 기술의 역량을 입증했다.
지난해 8월 푸단(復旦)대학 부속 병원인 화산(華山)의원 신경외과 의사들은 나오후가 설계한 BCI 장치를 뇌병변으로 운동 장애가 있는 21세 여성 뇌전증 환자에게 이식했다. 256개의 피질 전극으로 이루어진 해당 장치는 빠른 처리 속도와 유연한 적응력을 자랑한다.
나오후에 따르면 연구팀은 환자 뇌 신호의 고주파 감마 대역에서 뇌피질전도(ECoG·ElectroCorticoGram) 특징을 추출하고 실시간 해독을 위해 신경망 모델을 훈련시켰다. 그 결과 시스템 지연 시간을 60㎳(밀리세컨) 미만으로 유지하고 수술 후 수분 안에 뇌 기능 영역을 정확하게 매핑할 수 있었다.
뇌피질전도 신호의 고주파 감마 대역(70~150Hz)은 복잡한 인지 및 신경 동기화와 상관관계가 있다. 특히 움직임, 감각 정보와 관련된 상세한 뇌 활동 데이터를 제공한다.
환자는 수술 후 48시간도 채 되지 않아 신체적 움직임 없이 뇌 제어를 통해 탁구와 컴퓨터 게임을 무리 없이 소화해냈다.
2주간의 훈련을 거친 환자는 나오후의 뇌-컴퓨터 운영체제인 '제스OS(XessOS)'를 활용해 위챗·타오바오(淘寶) 등 스마트폰 앱(APP)을 능숙하게 조작했다. 또 뇌 제어를 통해 스마트 홈과 휠체어 시스템을 활용했다. 일상생활 능력이 크게 개선된 것이다.
BCI 기술은 언어 음성 해독 분야의 발전도 촉진하고 있다.
언어는 인류가 가진 가장 정교하면서 고차원적인 인지 기능으로 통한다. 따라서 뇌 신호를 통한 음성 해독은 BCI 기술 혁신을 이끄는 흥미로운 분야로 평가받는다.
타오후(陶虎) 나오후테크 설립자 겸 수석 과학자에 따르면 중국어는 성조를 가진 단음절의 표의문자로서 영어와 같은 표음문자와는 다르기 때문에 중국어 처리 과정에서 더 많은 뇌 영역이 사용된다. 특수한 신경 메커니즘과 방법이 요구되는 이유다.
음성 해독 협력팀은 지난해 12월, 중국어 음성을 합성하기 위해 중국 내 최초로 BCI 임상시험을 수행했다.
이들은 뇌의 언어 영역에 종양이 있는 여성 뇌전증 환자에게 피질 전극 256개로 구성된 BCI 장치를 이식했다. 회복한 환자는 5일 내 142개의 일반적인 중국어 음절을 사용했다. 음성 해독 정확도는 71%에 달했으며 단일 문자 해독 지연 시간은 100㎳ 미만을 기록했다.
나오후가 공개한 이미지에 따르면, 해당 장치는 환자의 생각을 해독해 화면에 '만나서 반가워요'라는 뜻을 가진 중국어를 표시했다.
환자의 뇌가 로봇손을 직접 제어하는 영상도 공개됐다. 영상 속 로봇손은 사과와 배를 움켜쥐었으며, "2025년 새해 복 많이 받으세요"라는 뜻을 수화로 전하기도 했다. 이 밖에 환자가 장치로 디지털 아바타를 조작해 "안녕하세요"라고 말하며 AI 모델과 상호작용하는 모습도 영상에 담겼다. 나오후는 이 획기적인 대화 방식을 '마인드-AI 파운데이션 모델' 대화라고 발표했다.
이처럼 BCI 기술은 글로벌 혁신의 핵심 기술로 급부상하고 있다. 중국 과학자들은 이 기술을 활용해 의료 분야의 새로운 치료법을 만드는데 힘쓰고 있다.
출처 신화통신
정리 차이나랩
