팔다리를 사용하지 않고도 사람이 가상 쿼드콥터를 조작할 수 있는 '전례 없는' 수준의 제어 가능
사지 마비를 앓고 있는 한 연구 참가자에게 수술적으로 뇌-컴퓨터 인터페이스를 이식함으로써 반응하지 않는 손가락을 움직이는 것만으로 가상 쿼드콥터에 대한 전례 없는 수준의 제어가 가능해졌습니다.
이 기술은 손을 세 부분으로 나눕니다. 엄지와 두 쌍의 손가락(인덱스와 중지, 약지와 작은 손가락)입니다. 각 부분은 수직과 수평으로 모두 움직일 수 있습니다. 참가자가 세 그룹을 움직이는 것에 대해 생각할 때, 때로는 동시에, 가상 쿼드콥터가 반응하여 가상 장애물 코스를 조종합니다.
이는 마비 환자에게 친구와 함께 게임을 즐길 수 있는 기회를 제공하는 동시에 원격 작업 수행의 잠재력을 보여주는 흥미로운 다음 단계입니다.
"이것은 이전에 손가락 움직임에 기반한 어떤 것보다 더 높은 수준의 기능성입니다." UM 신경외과 및 생물의학 공학 조교수이자 Nature Medicine에 실린 새로운 연구 논문의 첫 번째 저자인 매튜 윌지가 말했습니다. 이 논문을 만든 테스트는 윌지가 대부분의 공동 연구자들이 있는 스탠포드 대학의 연구원으로 재직하는 동안 수행되었습니다.
뇌파를 사용하여 사용자의 머리 표면에서 신호를 수집하는 것과 같이 향상된 비디오 게임을 허용하는 비침습적 접근 방식이 있는 반면, EEG 신호는 뇌의 넓은 영역에서 기여를 결합합니다. 저자들은 고도로 기능적인 미세 운동 제어를 회복하려면 전극을 뉴런에 더 가깝게 배치해야 한다고 믿습니다. 이 연구는 EEG에 비해 운동 뉴런에서 직접 신호를 읽음으로써 사용자의 쿼드콥터 비행 성능이 6배 향상되었다고 언급합니다.
인터페이스를 준비하기 위해 환자는 전극을 뇌의 운동 피질에 삽입하는 수술 절차를 거칩니다. 전극은 두개골에 고정되어 피부를 빠져나온 받침대에 연결되어 컴퓨터에 연결할 수 있습니다.
"참가자가 손가락을 움직이려고 할 때 발생하는 운동 피질에서 생성된 신호를 취하고 인공 신경망을 사용하여 시뮬레이션에서 가상 손가락을 제어하려는 의도가 무엇인지 해석합니다." 윌지가 말했습니다. "그런 다음 가상 쿼드콥터를 제어하기 위한 신호를 보냅니다."
BrainGate2 임상 시험의 일환으로 수행된 이 연구는 이러한 신경 신호를 기계 학습과 결합하여 신경 손상이나 질병이 있는 사람들에게 외부 장치 제어를 위한 새로운 옵션을 제공하는 방법에 초점을 맞추었습니다. 참가자는 척수 손상으로 인해 팔이나 다리를 사용할 수 없게 된 지 몇 년 후인 2016년에 스탠포드의 연구팀에서 처음 일하기 시작했습니다. 그는 연구에 기여하는 데 관심이 있었고 비행에 특히 관심이 있었습니다.
"쿼드콥터 시뮬레이션은 자의적인 선택이 아니었습니다. 연구 참여자는 비행에 대한 열정이 있었습니다." 스탠포드 대학의 공동 저자이자 컴퓨터 과학자인 도날드 아반시노가 말했습니다. "참가자의 비행에 대한 욕구를 충족시키는 동시에, 이 플랫폼은 여러 손가락의 제어도 보여주었습니다."
라이스 대학의 전기 및 컴퓨터 공학과 신임 교수이자 공동 저자인 니샬 샤는 "손가락을 제어하는 것은 디딤돌이며, 궁극적인 목표는 전신 운동 회복입니다."라고 설명했습니다.
스탠포드 신경외과 교수이자 이 연구의 공동 저자인 제이미 헨더슨은 이 연구의 중요성이 게임을 넘어선다고 말했습니다. 그것은 인간의 연결을 허용합니다.
"사람들은 기본적인 필수 기능인 식사, 옷 입기, 이동성 회복에 집중하는 경향이 있고, 그것들은 모두 중요합니다."라고 그는 말했습니다. "하지만 종종 레크리에이션이나 동료와의 관계와 같이 삶의 다른 중요한 측면은 간과됩니다. 사람들은 게임을 하고 친구들과 교류하고 싶어합니다."
생각만으로 컴퓨터에 연결하고 가상 차량을 조작할 수 있는 사람은 결국 훨씬 더 많은 것을 할 수 있게 될 것이라고 그는 말합니다.
"뇌 제어로 여러 개의 가상 손가락을 움직일 수 있다면, 모든 종류의 일에 대해 다중 요인 제어 체계를 가질 수 있습니다." 헨더슨은 말했다. "그것은 CAD 소프트웨어 작동에서 음악 작곡에 이르기까지 무엇이든 의미할 수 있습니다."
스탠포드 대학의 닉 한, 라이언 자미올코프스키, 포람 캄다르, 프랜시스 윌렛과 브라운 대학의 리 호크버그 연구원도 이 연구에 참여했습니다.
주의: 조사용 기기. 연방법에 따라 조사용으로 제한됩니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250121130141.htm
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