엘런 머스크(Elon Musk)은 그의 회사인 뉴럴링크(Neuralink)가 내년까지 마비 환자들에게 뇌에 전 전극을 삽입 할 계획이라고 7 16 일 발표하면서 많은 주목을 받았다. 그들의 첫 번째 목표는 이동할 수 없거나 의사 소통 할 수 없는 사람들을 돕기 위한 보조 기술을 만드는 것이다

 

관심을 기울이지 않았다면 로봇 팔을 자신의 사고로 제어 할 수 있는 BMI (두뇌 컴퓨터 인터페이스 brain-machine interface)가 공상 과학처럼 들릴지도 모른다. 그러나 과학 및 엔지니어링 노력으로 이미 현실로 바뀌었다.

 

전 세계 몇 개의 연구실에서 과학자와 의사는 10 년 이상 팔이나 손을 제어 할 능력을 잃어버린 사람들의 뇌에 장치를 이식했다. 피츠버그 대학의 자체 연구 그룹에서는 마비 된 팔과 손을 가진 사람들이 상대적으로 쉽게 물건을 잡고 움직일 수 있는 로봇 팔을 제어 할 수 있었다. 로봇이 물건을 쥐었을 때 손에서 느끼는 것과 같은 감각을 경험할 수도 있다.

 

그 핵심에서, BMI는 꽤 간단하다. 당신의 두뇌에서, 뉴런 (neuron)이라고 불리는 미세한 세포는 항상 서로에게 신호를 보내고 있다. 주위 세계와 상호 작용할 때 생각하고 느끼는 모든 것은 800 억 개 정도의 뉴런의 활동 결과이다.

 

이 뉴런들 중 하나에 아주 가깝게 작은 와이어를 이식하면 생성 된 전기적 활동을 기록하여 컴퓨터로 보낼 수 있다. 두뇌의 오른쪽 영역에서 이러한 신호를 충분히 기록하면 컴퓨터, 로봇 또는 움직일 생각을 함으로써 원하는 모든 것을 제어 할 수 있다. 하지만 엄청난 기술적인 문제가 있다. 특히 수백 또는 수천 개의 뉴런을 기록하려는 경우 더욱 그렇다.

 

뉴럴링크(Neuralink)가 가져다 주는 업적은 무엇인가?

엘런 머스크(Elon Musk) 2017 년에 뉴럴링크(Neuralink)를 설립하여 이러한 문제를 해결하고 이식 된 신경 인터페이스의 한계를 높인다.

 

아마도 뉴럴링크(Neuralink) 시스템의 가장 인상적인 측면은 접근 방식의 폭과 깊이이다. BMI를 구축하는 것은 본질적으로 학제적이며 전극 설계 및 미세 가공, 이식 재료, 수술 방법, 전자, 포장, 신경 과학, 알고리즘, 의학, 규제 문제 등에 대한 전문 지식을 필요로 한다. 뉴럴링크(Neuralink)는이 분야의 전부는 아니지만 대부분을 아우르는 팀을 만들었다.

 

이러한 모든 전문성을 갖춘 뉴럴링크(Neuralink)는 의심의 여지없이 이 분야를 발전시키고 기술을 빠르게 개선하고 있다. 개별적으로, 시스템의 많은 구성 요소는 예측 가능한 경로를 따라 중요한 진보를 나타낸다. 예를 들어, 쓰레드라고 부르는 전극은 매우 작고 유연하다. 많은 연구자들은 뇌의 면역 반응이 삽입 후 전극을 거부 할 가능성을 최소화하기 위해 이러한 특성을 이용하려고 노력해 왔다. 뉴럴링크(Neuralink)는 또한 BMI를 연구하는 실험실을 위한 또 하나의 중점 분야인 고성능 소형 전자 장치를 개발했다.

 

그러나 종종 학업 환경에서 간과되는 것은 전체 시스템이 뇌에 효율적으로 이식되는 방법이다.

 

뉴럴링크(Neuralink) BMI는 뇌 수술을 필요로 한다. 이것은 뉴런과 친밀하게 접촉하는 이식 된 전극이 뉴런이 두개골 바깥에 있는 전극에서 멀리 떨어져있는 비 침습성 전극보다 항상 우월하기 때문이다. 따라서 중요한 질문은 장치를 뇌에 가져 오는 외과적 문제를 최소화하는 방법이다.

 

아마도 뉴럴링크(Neuralink)의 발표에서 가장 인상적인 점은 전극을 분당 30 ~ 200의 속도로 이식 할 수 있는 3,000 개의 전극 신경 인터페이스를 만들었다는 것이다. 전극의 각 스레드는 본질적으로 재봉틀처럼 작동하는 정교한 수술 로봇에 의해 이식된다. 이것은 뇌의 표면을 덮는 혈관을 특별히 피하면서 일어난다. 전체 장치에 긴밀하게 통합 된 이 위업을 가능하게 하는 로보틱스 및 이미징은 놀라운 것이다.

 

뉴럴링크(Neuralink)는 소수의 그룹만 수행한 방식으로 임상적으로 실행 가능한 BMI를 개발하려는 도전을 통해 생각했다. 그러나 클리닉에서 이 기술을 인간 환자에게 제공하는 데 많은 어려움이 남아 있음을 인정한다.

 

더 많은 전극으로 무엇을 얻을 수 있을까?

수천 개의 전극이 있는 이식 형 기기를 찾는 일은 민간 기업의 영역 일뿐만 아니라, DARPA, NIH BRAIN Initiative 및 국제 컨소시엄은 수만 개의 전극을 목표로 뇌에서의 녹음 및 자극을 위한 신경 기술을 연구하고 있다. 그러나 과학자들은 1,000, 3,000, 또는 심지어 10 만 뉴런의 정보로 무엇을 할 수 있을까?

 

어떤 수준에서는 더 많은 전극을 가진 장치가 실제로 사람들의 삶에 의미 있는 영향을 줄 필요가 없을 수도 있다. 액세스 및 통신을 위해 컴퓨터를 효과적으로 제어하고, 로봇 팔다리가 마비 된 근육뿐만 아니라 대상물을 잡고 움직이는 것은 이미 사람들에게 일어나고 있다. 그리고 그것은 수년간 지속되어 왔다.

 

1990 년 이래로 Blackrock Microsystems가 제조한 100 개의 전극을 가지고 있는 Utah Array는 신경 과학 및 임상 연구에 있어 중요한 장치였다. 이 전극 어레이는 임시 신경 기록을 위해 FDA- 허가를 받았다. 우리 연구팀을 비롯한 여러 연구 그룹이 여러 해 동안 지속 된 사람들에게 유타 어레이를 이식했다.

 

현재 가장 큰 제약은 전극의 수명을 5 년 이상으로 연장하는 것이 상당한 진전을 보일지라도 이식 전극 그 자체가 아니라 커넥터, 전자 장치 및 시스템 수준 엔지니어링과 관련된다. 이러한 기술적 능력이 향상됨에 따라 컴퓨터와 로봇을 정확하게 제어하는 능력은 신경 세포가 말하는 신경 (, 신경 코드)에 대한 과학자의 이해로 인해 장치의 전극 수보다 더 제한 될 수 있다.

 

심지어 가장 유능한 이식 시스템과 연구자가 합리적으로 생각한 가장 유능한 장치 조차 실제로 숙련 된 인적 성능을 향상시키는 목표에 미치지 못할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 더 나은 BMI를 창출하려는 뉴럴링크(Neuralink)의 목표는 이동할 수 없거나 의사 소통이 불가능한 사람들의 삶을 개선 할 잠재력이 있다. 현재 BMI를 사용하여 육체적인 두뇌와 인공 지능을 융합시키는 머스크(Musk)의 비전은 단지 꿈 이상의 것이다.

 

그럼, 뉴럴링크(Neuralink)와 이식 가능한 BMI를 만드는 다른 그룹의 미래는 어떻게 생겼을까? 더 오래 지속되고 더 작고 강력한 무선 전자 장치에 연결되는 더 많은 전극을 가진 장치는 필수적이다. 그러나 더 나은 장치 자체는 불충분하다. 기업과 학술 연구 기관에 대한 공공 및 민간 투자는 계속해서 이 그룹이 기술과 데이터를 공유하기 위해 함께 작업하는 혁신적인 방법이 과학자의 뇌에 대한 이해를 진전시키고 BMI의 개선 약속을 이행하는 데 필요하다.

 

연구원은 진화 된 신경 과학의 향후 사회적 함의를 염두에 두어야 할 필요가 있다. 윤리 학자와 규제에 필수적인 역할이 있다. BMI는 뇌 및 신체의 부상이나 질병으로 인한 제한을 극복하는 데 도움이 되므로 진정한 변형이 될 수 있다.

 

이 기사는 크리에이티브 커먼즈 라이선스에 따라 The Conversation에서 다시 게시된다. 원본 기사를 읽으시요.

 

이미지 출처: UPMC / Pitt Health Sciences, / CC BY-NC-ND

입력 : 2019.07.31 08:37    출처 : https://singularityhub.com/2019/07/26/brain-machine-interfaces-are-getting-better-and-better-and-neuralinks-new-brain-implant-pushes-the-pace/
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