의 념 으로 출발 한 월 드 컵 첫 골 이 벌써 6 년 이 지 났 다. 인간 의 '리 모델 링' 까지 는 얼마나 남 았 을 까?

2014 년 6 월 12 일 브라질 상파울루 에서 열 린 월 드 컵 개막 식 에서 T4 급 반신불수 가 된 브라질 소년 줄 리 아 노 피 인 토 는 '기계 전 갑' 을 몸 에 두 르 고 의 념 으로 월 드 컵 첫 골 을 터 뜨 려 세 계 를 놀 라 게 했다.

이 모든 것 을 현실 로 만 든 것 은 듀 크 대 의 대 신경 과학 교수, 두뇌 인터페이스 의 권위 있 는 전문가 미 그 니 콜 리 스 출신 이다.

뇌 기기 인터페이스 (brain - compute interface) 란 뇌 와 외부 기기 간 에 직접 연결 하여 뇌 와 장비 의 정보 교환 을 실현 하 는 것 을 말한다.1998 년 에 Miguel Nicolelis 는 이 기술 을 연구 하기 시 작 했 는데 처음에 원숭이 에 게 실험 을 했 고 성공 을 거 둔 후에 인류 실험 을 실 현 했 습 니 다.

2014 년 에 전 세계 앞에서 '의 념 시구' 를 성공 적 으로 보 여 준 것 은 Miguel Nicollelis 가 뇌 기기 인터페이스 연 구 를 하 는 하 이 라이트 의 순간 임 에 틀림없다. 시간 이 지 날수 록 뇌 기기 인터페이스 기술 의 발전 은 어 떨 까?두뇌 인터페이스 외 에 인류 가 또 어떤 '개조' 를 진행 할 수 있 습 니까?

최근 2020 텐 센트 과학 WE 대회 에 서 는 미 그 니 콜 리 스 와 인공 피부 분야 의 '재료 의 대가' 로 불 리 는 화학 자, 스 탠 퍼 드 대 화학 공학 과 주임 인 보 철 남 이 각각 영상 을 통 해 기자 들 과 인 터 뷰 를 했 으 며 이들 이 연구 에 착수 하고 있 는 '인간 개조' 프로젝트 에 대해 이야기 했다.

2014 년 브라질 의 저명 한 신경 과학자 미 그 니 콜 리 스 는 자신 이 군 대 를 이 끄 는 신경 장치 프로젝트 인 '재 주 행 공정' 을 선 보 였 다.시각 중국

뇌 기기 인터페이스

최근 한 번 의 뇌 기기 인터페이스 가 세간 의 주목 을 받 고 있 는 것 은 지난 8 월 테슬라 의 창시자 인 머 스 크 가 뇌 칩 에 심 어 진 새끼 돼지 세 마 리 를 전 세계 에 선 보 였 다.테슬라 에서 Space X 까지 머 스 크 는 사람들의 상상 을 뒤 집 는 일 을 많이 해 왔 다. 그래서 이번 에는 그의 실험 대상 이 아직 동물 단계 에 있 지만 사람들 은 뇌 에 칩 을 심 는 장면 을 마음껏 생각 하기 시작 한 것 같다.

그러나 머 스 크 가 제기 한 '텔 레 파 시', '디지털 영생' 등 개념 에 대해 Migul Nicolelis 는 인터뷰 에서 직언 을 했다. 이런 주장 들 은 과학적 인 기반 이 없고 발생 할 수 없다. 이것 은 시선 을 끄 는 마 케 팅 수단 인 것 같다. '그 가 말 한 것 에 나 는 한 글자 도 동의 하지 않 는 다'.

또한 머 스 크 가 취 할 식물 식 방안 에 대해 Miguel Nicolelis 도 이 생각 을 '막 다른 골목' 이 라 고 생각 했다. 그 가 보기 에는 식물 식 방안 은 다른 선택의 여지 가 없고 심각 한 환자 에 게 만 적용 되 기 때문에 대부분 사람들 에 게 비 침입 적 이 고 뇌 전 도 를 바탕 으로 하 는 해결 방안 을 사용 해 야 한다.

"저 는 신경학 자 일 뿐만 아니 라 의사 이기 때문에 환자 안전 이 최 우선 입 니 다."Miguel Nicollelis 는 "어떠한 침입 적 인 방식 이 든 모두 자신의 위험 을 가진다. 그 전에 우 리 는 동물 에 대한 간접 실험 을 많이 했 지만 사람과 동물 은 다르다" 고 말 했다.

마찬가지 로 Miguel Nicolelis 는 많은 학자 들 이 제기 한 '광 민 통제' 에 대해 서도 회의 적 인 태 도 를 보인다. 이 기술 은 뇌 에 화학 제 를 주입 해 야 하기 때문에 매우 복잡 한 안전 문 제 를 가 져 올 것 이다.

Miguel Nicolelis 에 따 르 면, 뇌 기기 인터페이스 기술 의 일부 잠재 적 인 응용 은 확실히 사람들의 관심 을 불 러 일 으 킬 수 있 지만, 가장 주목 하 는 것 은 주로 의학 방면 에서 인류 에 게 도움 을 주 는 것 이다. "우 리 는 단순히 기술적 인 측면 에서 기술 을 뽐 내 는 것 이 아니 라 뇌 기기 인터페이스 기술 을 사용 하 는 최종 목적 은 환자 의 수 요 를 만족 시 키 는 것" 이 라 고 말 했다.

미 그 니 콜 리 스 연구 가 최초 로 척수 손상 으로 시 작 된 것 으로 알려 졌 으 며, 현재 연구 중인 3 세대 뇌 기기 인 터 페 이 스 는 더욱 다양한 신경 질환 연구 로 바 뀌 고 있다.

예 를 들 어 월 드 컵 에서 시 구 를 한 브라질 소년 줄 리 아 노 피 노 는 그 간 교통사고 로 인해 척추 T4 이하 가 마비 되 었 던 지 9 년 이 되 었 다.그리고 Miguel Nicolelis 팀 이 제작 한 기계 외 골격 을 빌려 그 는 다시 서서 걷 고 자신의 통제 하에 있다.

뿐만 아니 라 월 드 컵 을 위 한 10 개 월간 의 훈련 끝 에 줄 리 아 노 피 터 의 마비 등급 도 T4 이하 에서 T11 이하 로 바 뀌 었 다. 줄 리 아 노 피 터 는 7 개의 척추 가 감각 과 활동 기능 을 회복 했다 는 뜻 이다.

이 어 마 이 클 니 콜 리 스 는 마 비 된 환자 들 이 꾸준히 훈련 을 하면 서 기계 외 골격 에 의존 하지 않 고 걸 을 수 있다 는 사실 을 발견 했다.2016 년 에 Miguel Nicolelis 도 최초 로 최고 등급 을 기록 한 척추 손상 으로 10 년 동안 완전히 마 비 된 후 환자 가 신체 기능 을 일부 회복 한 논문 을 발표 했다.

마 이 클 니 콜 리 스 는 지난 20 년 간 분야 내 핵심 원칙 에 대한 공감 대가 높 아 지고 있다 고 밝 혔 다. 이것 이 바로 두뇌 인터페이스 기술 발전의 기반 이 라 고 설명 했다.영역 내 에서 곧 형 성 될 공 통 된 인식 은 대뇌 활동 은 전문 적 인 기능 을 가 진 특정 세포의 활동 이 아니 라 대량의 뉴 런 의 조화 로 운 활동 을 통 해 이 루어 진다.

미래 에 대해 Miguel Nicolelis 는 뇌 기기 인터페이스 기술 이 신경 과 정신 장애 치료 이론 을 통일 시 키 고 관련 환자 에 게 더 좋 은 치료법 을 만들어 줄 수 있다 고 주장 했다. 이 는 만 성 우울, 파 킨 슨, 만 성 간질 과 인지 장애 등 을 포함한다.

전자 피부

마 이 클 니 콜 리 스 의 두뇌 인터페이스 와 달리 바 철 남 은 '전자 피부' 를 연구 했다.'전자 피부' 는 실제 적 으로 인간 피부 처럼 유연성 이 있 고 스 트 레 칭 이 가능 하 며 외부 온도, 압력, 습도 등 을 감지 하 는 기능 을 가 진 전자 센서 를 통칭 한다.

보 철 남 은 기자 에 게 전자 피 부 를 실현 하려 면 세 가지 문 제 를 해결 해 야 한다 고 말 했다.먼저 사용 하 는 전자 재 료 는 피부 처럼 부 드 럽 고 스 트 레 칭 되 며, 스스로 복구 및 생체 분해 까지 가능 하 다. 그 다음으로 이 재 료 는 감지 능력 을 갖 추고, 마지막 으로 인공 피 부 를 인체 와 결합 시 켜 피부의 신 호 를 뇌 에 전달한다.

다년간 의 연 구 를 거 쳐, 파 철 남 은 상술 한 조건 에 부합 되 는 전자 자 료 를 찾 았 다.2008 년 에 바 철 남 의 팀 은 처음으로 유기 고분자 전자 재 료 를 사용 하여 '인조 피부' 를 연구 하 는 것 을 제 기 했 고 이 분야 의 연 구 를 최초 로 실시 한 과학 연구 팀 중 하나 가 되 었 다.최근 보 철 남 은 "전기 전도 중합 체 분자 디자인 과 그 응용 분야 에서 광범 위 하고 전복 적 인 연 구 를 했 으 며, 인공 전자 피부 와 다른 생물 전자 부품 개발 에 기여 했다" 며 "미국 화학 회 'ACS Centrral Science 전복 자 와 창조 자 상' 의 첫 수상 자 를 차지 했다.

현재 보 철 남 팀 은 실험 쥐 의 몸 에 심 어 놓 고 2 개 월 동안 관찰 한 결과 쥐 는 정상 적 인 운동 과 생활 을 할 수 있 게 되 었 다.보 철 남 은 인조 피 부 는 확실히 생물 체계 와 어 울 릴 수 있다 는 것 을 증명 했다 고 밝 혔 다. 하지만 이 인공 피 부 를 사람 에 게 제대로 사용 하려 면 시간 이 필요 하 다.

아직 인체 실험 은 불가능 하지만 보 철 남 은 이미 인공 피부 기술 을 응용 하려 고 시도 했다.예 를 들 어 그들 은 로봇 에 인공 피 부 를 올 려 놓 기 시작 했다. 그것 이 만 지 는 느낌 을 느 낄 수 있 을 때 이런 센서 들 은 로봇 의 응용 과 결합 할 수 있다.이것 이 아직 멀 어 보인다 면 인공 피 부 를 가 한 웨 어 러 블 의료 기 구 는 한 걸음 더 먼저 응용 할 수 있 을 것 이다.

보 철 남 은 인공 피 부 를 연구 하면 서 새로운 깨 달 음 을 많이 얻 었 다 고 밝 혔 다.예 를 들 어 신생아 에 게 매우 취약 하 다. 이들 의 혈압 을 측정 하려 면 혈관 을 침 으로 찔러 야 한다. 이 는 큰 피 해 를 줄 수 있 기 때문에 의사 들 은 보통 아기 의 혈압 을 측정 하지 않 고 인공 피 부 를 이용 하면 아기 에 게 살짝 다가 가 혈압 테스트 를 할 수 있다.

보 철 남 은 인공 피부의 미래 에 대한 상상 을 뇌 기기 와 결합 시 킬 수 있다 고 생각한다."인공 피 부 를 뇌 기기 로 결합 시 키 는 장점 은 금속 재료 와 신경 이 닿 지 않 아 신경 에 손상 을 주지 않 는 다 는 점 이다. 이 는 안전 을 보장 하 는 전제 에서 보다 정확 한 신 호 를 얻 을 수 있다."

인조 피부의 비용 에 대해 서 는 파 철 남 이 대량 생산 하 는 기법 을 사용 할 수 있 을 것 이 라 고 판단 했다. 마치 인쇄 방식 으로 인조 피 부 를 만 드 는 것 과 유사 하 다. "인조 피부 와 선진 제 조 는 긴밀 하 게 결합 되 어 있 으 며, 선진 제 조 는 우리 가 원 하 는 인공 피 부 를 디자인 할 수 있 게 해 줄 것" 이 라 고 말 했다.