▲Columbia Engineering

머리카락보다 얇은 크기에 6만 5536개의 전극을 넣은 초소형 뇌 칩.

미국 컬럼비아대학교 연구팀이 6만 개가 넘는 전극을 가진 무선 뇌-컴퓨터 인터페이스 칩을 개발했다고 지난해 12월 8일 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’에 발표했어요. 뇌-컴퓨터 인터페이스 칩은 뇌 신호를 읽어 기계를 제어할 수 있게 해주는 장치예요.

연구팀은 머리카락보다 얇은 두께 50μm●의 유연한 칩 위에 6만 5536개의 전극을 촘촘히 심었어요. 전극은 뇌 신호를 감지하는 센서예요. 기존 칩들은 전극 개수가 수백~수천 개에 불과했어요. 전극 개수가 늘어나면 뇌 활동을 더 정밀하게 파악할 수 있어요. 연구팀은 관찰하고 싶은 뇌 영역에 따라 최대 1024개의 전극을 골라 동시에 뇌 신호를 측정할 수 있도록 설계했어요.

연구팀은 먼저 돼지를 대상으로 실험을 진행했어요. 돼지의 코를 자극하며 촉각, 온도, 압력 신호를 측정했죠. 연구팀은 칩이 2주 동안 안정적으로 작동하는 것을 확인했어요.

연구팀은 원숭이를 대상으로 한 실험에서는 원숭이의 움직임을 조절하는 뇌 부위와 시각 정보를 처리하는 뇌 부위의 신호를 측정했어요. 그 결과 칩은 원숭이 뇌에서 최대 2개월 동안 안정적으로 신호를 측정했어요.

특히 연구팀은 칩을 심은 원숭이에게 다양한 이미지를 보여주며 뇌 신호를 기록했어요. 그리고 인공지능을 활용해 뇌 신호를 분석했죠. 그 결과 인공지능은 뇌 신호만으로 원숭이가 어떤 시각 정보를 처리하는지 해독하는 데 성공했어요. 연구팀은 “사지 마비 환자가 생각만으로 로봇 팔을 움직이거나, 말을 할 수 없는 환자의 생각을 음성으로 바꾸는 데 칩이 쓰일 수 있다”고 밝혔어요.

용어 설명

●μm(마이크로미터): 길이를 나타내는 단위로, 1μm은 1mm의 1000분의 1이다.

최대·최소 정리와 중간값 정리