뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 현재 가장 뜨거운 개척 분야 중 하나로 간주됩니다. 미국 억만장자 엘론 머스크가 설립한 뉴럴링크(Neuralink)는 관련 수술을 다수 성공적으로 수행했다. CNN은 20일 중국이 현재 이 분야를 따라잡고 있으며 “글로벌 선진 수준에 접근하고 있으며 복잡성 면에서 미국, 영국과 비교할 수 있다”고 지적했다.
베이징 뇌과학과 뇌 창조 연구소에서 개발한 'Beinao-1' 뇌-컴퓨터 인터페이스 칩(왼쪽)과 이식 후 효과에 대한 도식 모델(오른쪽). (출처: CNN)
환자가 의사소통 능력을 회복하도록 돕습니다.
소위 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 뇌에서 고품질의 뇌파 신호를 수집한 후 이를 처리 및 디코딩하고 출력하여 다른 장치를 작동시키는 기술을 말합니다. CNN은 베이징 뇌과학과 뇌예술연구소가 개발한 무선 뇌-컴퓨터 인터페이스 칩이 임상시험에서 5명의 환자의 뇌에 이식됐다고 밝혔다. 글로벌타임스 기자는 이전 인터뷰에서 뇌-컴퓨터 인터페이스가 뇌파를 수신하는 방식에 따라 크게 3가지 기술 경로로 나뉜다는 사실을 알게 됐다. 수술을 통해 대뇌 피질에 전극을 부착하지만 뇌 조직에 전극을 삽입하지 않는 반침습 방식; 마이크로니들이나 마이크로와이어를 사용해 전극을 뇌 조직에 직접 삽입하는 침습적 방식이 있다. 이론적으로 수집 전극이 뇌 조직에 가까울수록 수집되는 뇌파 신호의 품질은 좋아지지만 수술의 위험은 커집니다.
베이징 뇌과학과 뇌통합연구소가 개발한 '베이나오 1호'라는 칩은 동전 크기에 불과하며 반침습적이다. CNN은 미국 조지타운대학교 신경과학과 교수인 막시밀리안 리젠후버(Maximilian Risenhuber)의 말을 인용해 대부분의 미국 기업들이 신호를 더 잘 포착하기 위해 뇌척수막에 칩을 이식하는 침습적 기술을 사용하지만 위험성이 더 높은 수술이 필요하다고 말했다. '베이나오-1'은 수막 외부에서 특정 단어를 해독할 만큼 충분한 정보를 얻을 수 있다. 보도에 따르면 근위축성 측색경화증을 앓고 있어 말을 할 수 없는 상태로 수술을 받은 67세 여성 환자가 이 기술을 이용해 컴퓨터 화면에 '먹고 싶다'는 생각을 한자로 표현한 것으로 알려졌다. 베이징 뇌과학과 뇌 통합 연구소 소장이자 이번 시험의 수석 과학자인 루오 민민(Luo Minmin)은 "환자들은 근육에 대한 통제력을 얻거나 다시 얻을 수 있는 것처럼 기분이 좋다고 말합니다."라고 말했습니다.
베이징 뇌과학과 뇌 창조 연구소의 공식 웹사이트에 따르면, 'Beinao-1'은 2025년 2월부터 3월까지 세계 최초의 유연한 고처리량 반침습 무선 완전 이식형 뇌 컴퓨터 시스템을 완성했습니다. 환자들은 수술 후 잘 회복되었으며, 장치의 유효 채널 수는 98% 이상에 도달했습니다. 'Beinao-1' 지능형 뇌-컴퓨터 시스템을 사용하면 마비 환자가 컴퓨터, 로봇 팔을 제어할 수 있고 심지어 멀리서 근육 자극 장치를 구동하여 사지 운동 기능의 점진적인 회복을 촉진할 수도 있습니다. 동시에 "Beinao-1"은 실어증 환자를 위한 언어 해독을 달성하는 세계 최초의 무선 완전 이식형 뇌-컴퓨터 시스템으로, 환자의 의사소통 능력을 재건하는 데 도움이 될 수 있습니다.
중국, 여러 기술 동시 홍보
보도에 따르면 베이징 뇌과학과 뇌영상연구소는 반침습형 '베이나오-1' 외에 침습형 '베이나오-2'도 개발 중이다. 'Beinao-2' 지능형 뇌-컴퓨터 시스템의 1024채널 유선 버전은 2024년 세계 최초로 원숭이가 생각으로 움직이는 표적을 가로채는 것을 실현할 것입니다.
올해 1월 중국 뇌-컴퓨터 인터페이스 기업인 브레인 타이거 테크놀로지(Brain Tiger Technology)와 푸단대학교 산하 화산병원 신경외과팀, 텐차오 뇌과학연구소는 국내 독자적인 침습적 유연성 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 통해 고정밀 실시간 모션 디코딩 및 언어 디코딩에 대한 임상시험 연구를 진행해 상당한 진전을 이루었다. 뇌손상을 입은 환자가 '2025년 새해 복 많이 받으세요'라는 단어를 마음속에 품었습니다. 해독 후 컴퓨터는 로봇 팔에 하트 모양의 동작을 하라는 명령을 보내 생각을 통해 새해 인사를 전달하는 과정을 실현했다. 보도에 따르면 이 기술은 실시간 중국어 디코딩을 기반으로 한다고 합니다. 주체는 중국어와 생각의 실시간 합성, 디지털 아바타 구동, 대화 AI 대형 모델 등 고급 기능을 구현할 뿐만 아니라 인간의 EEG를 언어로 해독한 후 이를 명령으로 변환하여 손재주를 실시간으로 제어하여 인간-컴퓨터 상호 작용을 구현합니다. 이 성과는 실어증 환자들에게 언어 기능을 재구성할 수 있는 희망을 줄 뿐만 아니라 인간 두뇌와 대규모 AI 모델 간의 직접적인 상호 작용, 심지어 아이디어 의사소통에 대한 새로운 가능성을 열어줍니다.
지난해 말 브라이튼 메디컬 테크놀로지(상하이) 유한회사와 칭화대 의생명공학과 홍보 교수팀이 공동 개발한 반침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스 장치가 푸단대 산하 화산병원에서 국내에서 세 번째, 상하이에서는 첫 번째 임상시험 이식을 완료했다. 보도에 따르면 연구팀은 2025년 대규모 임상시험을 시작할 예정이며 뇌-컴퓨터 인터페이스 이식을 위해 30~50명의 척수 손상 환자를 등록할 계획이다.
“사과와 오렌지를 비교할 수 없어요”
CNN에 따르면 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 1970년대 미국에서 처음 시작됐다. 미국 기업 싱크론(Syncron)은 2021년 7월 인체 실험을 주도해 여러 차례 뇌-컴퓨터 인터페이스 임플란트 수술을 완료했다. 캘리포니아 대학교 데이비스 메디컬 센터(University of California, Davis Medical Center)에서 개발한 새로운 뇌-컴퓨터 인터페이스 시스템은 ALS 환자의 EEG 신호를 97%의 정확도로 음성으로 변환하는 데 성공했습니다. 또 다른 유명한 뇌-컴퓨터 인터페이스 회사인 뉴럴링크(Neuralink)는 2024년에 첫 번째 인간 실험을 완료했습니다. 피험자는 뇌 이식을 통해 컴퓨터 마우스 제어에 성공했습니다. 이 회사는 올해 6월 이르면 내년부터 피험자에게 '맹시' 장치를 이식하려고 시도할 것이라고 발표했습니다. 보도에 따르면 뉴럴링크(Neuralink)는 뇌의 시각 피질에 직접 이식할 수 있는 마이크로칩을 개발했습니다. 원리는 눈과 시신경을 우회하고 시각적 신호를 처리하는 뇌 영역에 직접 자극을 보내 뇌를 속여 시각적 인식을 생성함으로써 시각 장애인의 시력을 회복시키는 것입니다.
보고서에 따르면 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 미국 과학자들이 주도하고 있지만 “중국이 빠르게 따라잡고 있다”고 한다. 보고서에 따르면 중국은 1990년대까지 뇌과학에 대한 노력을 시작하지 않았지만 급속도로 발전했다. 2014년 중국 과학자들은 미국과 유럽의 비슷한 노력을 따라잡기 위해 뇌 과학에 관한 국가 프로젝트를 시작하자는 아이디어를 제안했습니다. 2년 후 중국의 5개년 계획에 뇌과학이 포함됐다. 2024년 미국 과학자들이 발표한 중국의 뇌-컴퓨터 인터페이스 개발에 관한 연구 보고서에서는 중국 연구자들의 노력이 "복잡성 면에서 미국이나 영국과 비슷하다"고 언급했습니다. 보고서는 "중국의 비침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구는 기술적으로 다른 선진국의 연구와 비교할 수 있으며, 응용 범위를 확대하기 위해 장애물을 극복하기 위한 노력이 이루어지고 있다"고 밝혔다.
올해 3월 현재 5명의 환자에게 '베이나오 1호' 칩이 이식됐다. 이 기술은 환자의 뇌에서 나오는 신호를 해독하고 이를 텍스트 음성이나 기계 동작으로 변환하는 데 있어 '높은 정확도'를 보여줍니다. CNN은 Luo Minmin 팀이 내년에 인간 실험을 가속화하고 50~100명의 환자에게 칩을 이식할 계획이라고 말했습니다. "우리는 이 과정을 더 빨리 발전시키기를 희망합니다. 안전하고 효과적인 것으로 입증되면 전 세계적으로 임상적으로 사용될 수 있습니다." 중국과 미국의 두뇌-컴퓨터 인터페이스 기술에서 누가 더 앞서 있느냐에 대해 Luo Minmin은 "Beinao-1"과 Neuralink가 서로 다른 기술 경로를 가지고 있으며 이를 비교하는 것은 "사과와 오렌지"를 비교하는 것과 같다고 믿습니다. "두 제품 사이에 경쟁이나 독점성이 있다고 생각하지 않으며 어떤 옵션이 환자에게 더 나은 혜택을 줄지 아직 알 수 없습니다."