하반신 마비 불구의 남자, 뇌파를 다리로 보내어 스스로 보행하다

척수 손상으로 5년 동안 하반신 마비로 불구였던 남자가 스스로 걸을 수 있었습니다. 매우 느리고 짧은 시간이지만 매우 놀라운 경험을 하게 됩니다. 뇌파를 직접 무릎까지 보내는 '전기자극 방법'을 통해 처음으로 자신의 다리로 걸을 수 있었습니다. 관련된 동영상이 유튜브에 올라와 있습니다.

하반신 마비 불구의 남자, 스스로 보행하다

UC어바인 대학교 연구팀은 뇌와 다리의 연결을 회복시키는 시도를 하고 있습니다. 환자가 로봇에 의지하지 않고 자신의 발로 다시 걸을 수 있게하는 것이 목표입니다.

이번의 남성 환자는 뇌파를 컴퓨터에 무선으로 송신하는 전극이 달린 모자를 쓰고 3.5m 코스를 걷는데 성공했습니다. 컴퓨터는 수신한 환자의 뇌파를 읽고 환자의 명령을 파악할 수 있었습니다. 그리고 해석한 지시를 환자의 벨트에 부착한 컨트롤러에 전달하였습니다. 이를 통해 환자의 다리 신경을 건드려 실제 근육이 움직이도록 하였습니다.

이번 연구는 학술지 'Journal of Neuroengineering and Rehabilitation'에 보고되었습니다. 저자들은 시스템을 환자에게 연결하면 바로 작동하는 것이 아니라고 말합니다. 환자는 여러가지 다양한 훈련을 해야합니다. 명령이 제대로 수행되는지 보고 다시 조정할 수 있도록 적응하는 과정입니다. 시스템이 이해할 정도로 명확한 뇌파를 환자 자신이 보내야 합니다. 그래서 모자를 쓰고서 화면의 글자를 움직이는 훈련부터 시작합니다.

그리고나면 고정된 자세에서 다리를 움직이는 방법을 배웁니다. 이어서 바닥을 실제 걷도록 필요한 움직임을 훈련합니다. 오랫동안 걷지 못했기에 자신의 체중을 지탱할 수 있도록 근력 훈련도 필요했습니다. 연구팀에 따르면 환자가 보행을 하기 위해서 20회 훈련을 포함하여 19주의 작업이 필요했습니다. 최종적으로 환자는 시스템을 활용하여 보행할 수 있었습니다.

뇌파를 컴퓨터 시스템으로 다리에 보내어 근육을 움직이다

시스템은 어느 특정 다리를 들거나 끄는 행위와 같이 구체적인 신호를 읽지는 못합니다. '걸어가라'와 '걸어가지 마라'와 같은 단순한 신호로 구분할 수 있습니다. 즉 환자가 할 수 있는 동작은 아직 한정적입니다.

이번 실험으로 보행 기능을 잃은지 오래된 사람도 걷는데 필요한 뇌파를 잃어버리지 않았다는 것을 알 수 있었습니다. 연구팀에 따르면 이러한 사실을 증명한 것이 매우 중요하다고 합니다. 환자의 뇌가 여전히 명령을 내릴 수 있기에 개발하는 기술을 활용할 수 있으며 앞으로도 발전시킬 여지가 많습니다.

다음 과제는 균형을 잡고 움직임의 정확성을 높이는 것입니다. 이를 위해 여러가지 복잡한 신호를 컴퓨터가 혼동되지 않는 기술이 필요합니다. 뇌파 분석 시스템이 더 자연스럽고 다양한 움직임을 해석하는 방법을 찾도록 하는 연구가 필요합니다.