혁명적인 뇌 칩, 마비 환자에게 실시간 대화와 노래까지 가능하게

 

 

 

 

 

최신 뉴스: UC Davis의 획기적 뇌-컴퓨터 인터페이스

2025년 6월 16일 기준, UC Davis 연구진이 개발한 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술이 ALS(위간측 경화증) 환자에게 실시간 음성 대화와 간단한 멜로디까지 부를 수 있는 능력을 선사했다. 이 기술은 뇌 신호를 거의 지연 없이 음성으로 변환하여, 말할 수 없는 환자들의 삶을 획기적으로 개선했다. 연구 결과는 세계적인 학술지 Nature에 발표되었으며, 이는 BCI 기술의 새로운 기준을 설정하는 성과로 평가된다.

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)란?

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 뇌 활동을 직접 읽어 외부 기기와 연결하는 기술로, 사지 마비나 말능력 상실 등 신경학적 장애를 가진 환자들이 컴퓨터나 로봇을 조작하거나, 음성으로 소통할 수 있도록 돕는다. 이번 UC Davis의 연구는 기존 BCI 기술을 넘어, 실시간 음성 대화를 가능하게 한 첫 번째 사례로 주목받고 있다. BCI는 뇌 신호를 해석하여 로봇 팔다리를 움직이거나, 음성 또는 문자로 변환하는 방식으로 작동한다.

기술의 핵심: 어떻게 작동하는가?

UC Davis의 BCI 시스템은 환자의 뇌에 4개의 미세 전극 배열을 이식한다. 이 전극들은 뇌의 언어 중추에서 신경 세포의 활동을 기록하며, AI 알고리즘이 이 신호를 해석하여 음성으로 재구성한다. 놀라운 점은 이 과정이 단 1/40초의 지연만을 가진다는 것이다. 또한, 이 기술은 단순한 음성 합성뿐만 아니라 억양 조절과 간단한 노래까지 가능하게 한다.

성능 지표 설명

지연 시간	1/40초 (0.025초)로, 실시간 대화에 적합
명확도	BCI 사용 전 4%였던 단어 이해율이 60%로 향상
기능	음성 합성, 억양 조절, 간단한 멜로디 노래 가능

이 기술은 AI 모델을 통해 환자가 화면에 표시된 문장을 말하려는 시도를 학습하여, 뇌 신호와 의도된 음성을 연결하는 방식으로 훈련되었다. 이 과정은 BrainGate2 임상 시험의 일환으로 진행되었으며, 관련 데이터는 Dryad에서 확인할 수 있다.

연구진과 참여자

이 연구의 주요 연구진은 UC Davis 신경외과학과 소속의 세르게이 스타비스키(Sergey Stavisky) 교수, 마이트리예 와이르가카르(Maitreyee Wairagkar) 박사, 데이비드 브랜드만(David Brandman) 교수로 구성되었다. 이들은 UC Davis 신경보철 연구소에서 BCI 기술의 선도적 연구를 수행하고 있다.

참여자는 ALS로 인해 심각한 발음 장애를 겪고 있는 한 남성으로, 그의 신원은 연구 윤리상 공개되지 않았다. BCI를 통해 그의 음성은 60%의 정확도로 이해 가능한 수준에 도달했으며, 이는 기존의 대안적 소통 방법(예: 눈 추적 기술)보다 훨씬 뛰어난 성과이다. 이 환자는 연구에 적극적으로 참여하며, 기술 개발에 중요한 기여를 했다.

미래 전망과 한계

현재 이 기술은 초기 단계에 있으며, 단 한 명의 ALS 환자에서만 테스트되었다. 더 많은 참여자, 특히 뇌졸중 등 다른 원인으로 말능력을 잃은 환자들에 대한 연구가 필요하다. 또한, 이 장치는 미국 연방법에 따라 실험용으로만 사용 가능하며, 상업화나 보편화까지는 추가적인 임상 시험과 규제 승인이 필요하다. UC Davis 연구진은 향후 다양한 신경학적 장애를 가진 환자들에게 이 기술을 적용할 계획이다.

BCI 분야의 다른 주요 플레이어: Neuralink

뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 UC Davis 외에도 여러 연구 기관과 기업에서 개발 중이다. 그중에서도 엘론 머스크(Elon Musk)가 설립한 Neuralink는 가장 주목받는 기업 중 하나다. Neuralink는 2024년 1월 첫 인간 이식을 시작으로, ALS 환자인 브래드 스미스(Brad Smith)와 같은 비언어적 환자들에게 BCI를 제공했다. 이들은 뇌 신호를 통해 컴퓨터 마우스를 조작하거나 비디오 게임을 플레이할 수 있었으며, AI로 생성된 합성 음성을 사용하여 소통했다. 그러나 Neuralink의 현재 기술은 실시간 음성 합성보다는 텍스트 기반 소통이나 기존 녹음된 음성 사용에 초점을 맞추고 있어, UC Davis의 실시간 음성 기능과는 차이가 있다.

기업/기관 주요 기능 실시간 음성 합성

UC Davis	실시간 음성 합성, 노래 가능	가능
Neuralink	장치 조작, 합성 음성 사용	불가능 (현재 기준)

 

결론

UC Davis의 이번 연구는 BCI 기술의 새로운 장을 열었으며, 신경학적 장애로 소통 능력을 잃은 환자들에게 희망을 제공한다. Neuralink와 같은 기업들이 이 분야에서 빠르게 발전하고 있지만, 실시간 음성 합성이라는 점에서 UC Davis의 성과는 독보적이다. 앞으로의 연구와 기술 발전이 더 많은 이들에게 새로운 소통의 기회를 열어줄 것으로 기대된다.

 

 

 

 

• UC Davis Health: ALS 환자가 실시간으로 '말할 수 있게' 도와주는 최초의 기술
• Nature: 뇌-음성 신경 보철 장치가 자연스러운 말을 복원
• Neuralink 공식 웹사이트