미국 연구팀이 뇌졸중으로 18년간 말을 못 한 사지마비 환자가 말하는 생각을 할 때 일어나는 뇌신경 활동을 해석하고 이를 실시간으로 음성으로 변환해 자연스럽게 말하는 것처럼 의사소통을 할 수 있게 해주는 장치가 개발했다. [Nature Neuroscience / Edward F. Chang et al. 제공. 재판매 및 DB 금지]
[CBC뉴스] 미국의 연구진이 뇌졸중으로 18년간 말을 하지 못한 사지마비 환자를 위해 혁신적인 장치를 개발했다. 이 장치는 환자의 뇌 신호를 실시간으로 음성으로 변환해, 마치 자연스럽게 대화하는 것처럼 의사소통을 가능하게 한다. 버클리 캘리포니아대(UC 버클리)와 샌프란시스코 캘리포니아대(UCSF)의 공동 연구팀은 최근 과학 저널 네이처 신경과학에 이 연구 성과를 발표했다.
연구팀은 "알렉사나 시리와 같은 기기의 빠른 음성 디코딩과 유사한 알고리즘을 사용해 신경 데이터를 해독, 자연스럽고 유창한 음성 합성이 가능해졌다"고 밝혔다. 뇌 신호를 해석해 말하려는 내용을 음성으로 변환하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 기존의 기술보다 혁신적이다. 기존의 BCI는 사용자 생각과 음성 출력 사이에 수 초의 지연이 발생해 자연스러운 대화가 어려웠다. 그러나 이번 연구에서는 0.08초라는 짧은 시간 차로 이를 구현했다.
특히, 연구팀은 뇌졸중 후 말을 할 수 없었던 47세의 사지마비 여성 환자의 뇌에 고밀도 피질 뇌파 측정 전극을 이식했다. 환자는 속으로 문장을 말하도록 훈련받았으며, 그 과정에서 발생하는 신경 활동을 기록했다. 이러한 데이터를 통해 AI 알고리즘을 훈련시키고, 이를 통해 환자가 발성 의도를 가질 때 뇌 신호를 실시간으로 해독, 환자가 마비되기 전의 목소리를 모방한 음성을 생성했다.
이 연구의 공동 교신저자인 에드워드 창 교수는 "최근 AI의 발전으로 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술이 실제로 사용될 날이 머지않았다"며, "이 기술은 언어에 영향을 미치는 중증 마비 환자의 삶의 질을 크게 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있다"고 말했다. 그는 또한 "이번 기술은 마비 환자들이 실시간으로 더 자연스럽게 의사소통할 수 있도록 도와줄 것"이라고 강조했다.
연구팀은 이 기술이 더 많은 환자들에게 적용될 수 있도록 추가 연구를 계획하고 있다. 이번 기술은 언어 상실 마비 환자에게 새로운 의사소통 수단을 제공하고, 이들의 삶의 질을 크게 향상시킬 것으로 기대된다. 이러한 연구 성과는 의료계와 환자들에게 큰 희망을 주고 있으며, 향후 기술 발전에 대한 기대감을 높이고 있다.
◆ 출처 : Nature Neuroscience, Edward F. Chang et al., 'A streaming brain-to-voice neuroprosthesis to restore naturalistic communication'
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▮ CBC뉴스ㅣCBCNEWS 한종구 기자
