뇌와 컴퓨터를 연결하는 BCI를 개발한 뉴럴링크

생명공학

by 혁신가 2024. 1. 31. 11:26

1. 인간의 뇌에 칩 이식 성공

엘론 머스크(Elon Musk)가 설립한 신경기술 회사 뉴럴링크(Neuralink)가 미국 식품의약국(FDA)으로부터 인간 임상시험 시작을 승인받은지 8개월 만에 인간의 뇌에 칩을 이식했다고 합니다. 뉴럴링크는 BCIs(brain-computer interfaces) 개발을 통해 경추 척수 손상이나 근위축성 측삭 경화증(ALS)으로 인해 사지 마비를 앓고 있는 자율성을 회복하는 것을 목표로 하고 있습니다.

PRIME 연구(Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface)라고 불리는 임상시험은 수술용 로봇인 R1과 함께 Neuralink의 완전 이식형 무선 BCI인 N1 임플란트의 안전성과 유효성을 평가하기 위해 설계되었습니다. PRIME 연구는 일반화된 뇌 인터페이스를 개발하려는 회사의 사명에서 중추적이며 중요한 단계를 나타냅니다.

이번 연구에서 R1 로봇은 N1 임플란트에서 나온 매우 얇고 유연한 실을 움직임 의도를 제어하는 뇌 영역에 외과적으로 배치합니다. 일단 이식되면 N1은 외관상 눈에 띄지 않도록 설계되었으며, 뇌 신호를 기록하고 운동 의도를 해독하는 애플리케이션에 무선으로 전송하도록 설계되었습니다. 이 시험의 주요 목적은 마비가 있는 개인이 자신의 생각만으로 컴퓨터 커서나 키보드와 같은 외부 장치를 제어할 수 있도록 하는 것입니다.

임상시험은 완료되기까지 약 6년이 걸릴 것으로 예상된다. Neuralink는 또한 진행 중인 연구에 대한 특정 기준을 충족하는 개인을 대상으로 현재 및 미래의 임상 시험에 참여하는 데 관심이 있는 사람들을 위해 환자 등록소를 개설했습니다.

인간 실험을 향한 Neuralink의 진전에는 논란이 없지 않았습니다. 회사는 전임상 실험에 사용된 동물의 처리에 대한 우려가 제기되면서 동물 실험 관행에 대한 조사와 비판에 직면해 왔습니다.

이러한 어려움에도 불구하고 Neuralink의 인간 임상 시험 진출은 신경 기술 분야에서 주목할 만한 발전이며 심각한 이동 장애가 있는 사람들에게 잠재적인 새로운 치료 가능성을 제공합니다

* 용어해설 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)

움직이거나 말을 하지 않고도 뇌가 컴퓨터나 기계와 대화할 수 있게 해주는 기술입니다. '완전 이식 가능'하여 전체 장치가 신체 내부에 배치되며, 집에서 Wi-Fi를 사용하여 케이블을 연결하지 않고도 온라인에 접속할 수 있는 것처럼 무선 BCI는 선 없이 뇌와 컴퓨터 사이에 정보를 주고받습니다. 이는 화면에서 커서를 움직이는 것에 대해 생각할 수 있고 BCI가 해당 생각을 컴퓨터에 무선으로 전송하여 커서를 움직이게 한다는 것을 의미합니다.

간단히 말해서, 완전히 이식 가능한 무선 BCI는 선 없이 생각만으로 뇌가 컴퓨터와 통신할 수 있게 해주는 작고 안전하며 슈퍼 스마트한 장치와 같습니다

2. 브레인 칩 이식을 가능케 하는 수술로봇

뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 핵심 구성 요소인 Neuralink의 수술 로봇 개발은 회사에 중요한 이정표였습니다. 이 로봇은 2020년 8월 Neuralink에 대한 프레젠테이션 중에 소개되었습니다. 디자인 및 개발에는 회사의 엔지니어와 과학자가 모두 참여했으며 미적 및 사용자 경험을 위해 샌프란시스코에 본사를 둔 산업 디자인 회사인 Woke Studio와의 협력도 이루어졌습니다.

이 로봇은 작업자의 무균성과 사용 편의성에 중점을 두고 Neuralink의 브레인 칩을 정밀하게 이식하도록 특별히 설계되었습니다. 환자의 머리를 잡고 수술용 바늘을 가이드 하는 헤드, 뇌 매핑을 위한 내장 카메라와 센서, 시술에 필요한 모든 동작 부품을 담고 있는 본체 등이 특징이다. 로봇의 베이스는 지지대 역할을 하며 로봇 자체의 컴퓨팅 두뇌를 수용합니다.

뉴럴링크의 수술로봇이 미국 종합병원에서 상용화되는 것과 관련해 현재 해당 로봇이 뉴럴링크의 자체 임상시험 외에 사용되고 있다는 구체적인 정보는 없다. 이 회사의 초기 초점은 특히 FDA가 승인한 임상 시험에서 자체 두뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 위해 로봇을 사용하는 것으로 보입니다.

수술 로봇의 작동은 실제로 내장된 카메라 시스템과 이미징 기술을 사용하여 안내하는 인간 조작자에 의해 제어됩니다. 이를 통해 뇌-컴퓨터 인터페이스가 작동하는 데 필요한 스레드와 전극의 정확한 이식이 보장됩니다.

3. 머스크가 설립한 뉴럴링크

Elon Musk가 설립한 Neuralink는 완전히 이식 가능한 무선 BCI 기술에만 국한되지 않는 BCI(뇌-컴퓨터 인터페이스) 개발에 중점을 두고 있습니다. 회사의 목표는 인간의 인지 능력을 향상시키고 인간과 기계의 협업을 가능하게 하는 것입니다.

Neuralink가 개발한 핵심 기술 중 하나는 초박형 실을 뇌에 이식하기 위한 "재봉틀과 유사한" 장치입니다. 이 실은 너비가 약 4~6μm이며 뇌의 뉴런과 상호 작용하도록 설계되었습니다. 이 기술은 1,500개의 전극을 통해 실험용 쥐의 정보를 읽는 시스템으로 시연되었습니다.

Neuralink 기술의 또 다른 중요한 측면은 전극실의 개발입니다. 이 실은 사람 머리카락 정도의 크기로 매우 작으며 유연하고 생체 적합하도록 설계되어 주변 뇌 조직의 손상을 최소화합니다. 이 회사는 이러한 유연한 프로브를 뇌에 신속하게 삽입할 수 있는 수술용 로봇을 개발했습니다. 이를 통해 더 크고 더 단단한 프로브와 관련된 조직 손상 및 수명 문제를 피할 수 있습니다.

Neuralink 기술의 핵심은 인간의 두뇌와 컴퓨터 사이의 번역기 역할을 하는 맞춤 설계된 칩인 N1 칩입니다. 방대한 양의 신경 데이터를 실시간으로 처리하고 사용자에게 피드백을 제공할 수 있어 Neuralink의 기술을 독특하고 강력하게 만듭니다.

Neuralink의 임무는 의료 응용 분야를 넘어 확장됩니다. Elon Musk는 BCI를 사용하여 인지 능력을 향상하고 인간과 기계 간의 공생 관계를 구축할 수 있는 미래를 구상합니다. 이는 개인이 기술과 상호 작용하는 방식의 발전으로 이어질 수 있으며 다양한 신경 장애에 대한 솔루션을 제공할 수 있습니다.

전반적으로 Neuralink는 의료 치료부터 인간 능력 향상에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 인간 두뇌와 인공 지능을 통합하는 것을 목표로 하며 신경 기술 분야에서 중대한 도전을 하고 있다고 볼 수 있습니다.

4. 뇌과학기술력을 보유한 한국의 기업

와이브레인은 진보된 뇌과학 기술력을 바탕으로 보다 안전하고 간편하게 정신건강을 돌볼 수 있는 인프라를 구축하고 있습니다 우울증, 치매 등 뇌신경정신질환 환자들을 위한 측정 및 진단, 치료, 관리를 모두 포함하는 토탈 헬스케어 솔루션을 개발하고 있습니다.

비침습적인 뇌 전기 자극(tES) 및 신경전기 자극(tNS) 관련 특허 기술과 자동 제어, 치료 상황 인식, 오남용 차단 등 재택 치료 관리 기술을 기반으로 병원-재택 연계 뇌신경 자극 전자약 플랫폼을 세계 최초로 상용화하였습니다.

또한 건식 전극 기반의 다채널 뇌파 측정 시스템을 통해 환자의 뇌 건강을 측정하고 진단을 보조하는 플랫폼을 제공하며, 데이터를 기반으로 환자의 뇌 및 정신 건강을 관리할 수 있도록 토탈 솔루션을 구축하고 있습니다. 또한, 측정된 뇌파를 기반으로 환자 스스로 뇌파를 훈련할 수 있는 BCI(뇌-컴퓨터 인터페이스) 기반의 뉴로피드백 시스템도 개발하였습니다.

진보된 뇌과학 기술력을 바탕으로 보다 안전하고 간편하게정신건강을 돌볼 수 있는 인프라를 구축하고 있습니다

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