오늘, 중국과학원 산하 뇌과학 및 지능기술 우수센터는 국내 과학연구기관 및 의료기관과 협력하여 센터에서 실시한 두 번째 침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스 임상시험의 새로운 진전을 발표했습니다. 이 임상 시험은 기술적으로 2차원 스크린 커서 제어에서 3차원 물리적 세계 상호 작용으로의 주요 전환을 달성했습니다.
이번 뇌-컴퓨터 인터페이스 임상시험을 진행한 환자는 중년 남성 환자였다. 환자는 불의의 추락으로 인해 척수손상을 입어 2022년 사지마비에 이르렀다. 1년여의 재활 후에도 상태는 호전되지 않았고 머리와 목만 움직일 수 있게 됐다. 2025년 6월, 환자에게는 과학 연구팀이 개발한 뇌-컴퓨터 인터페이스 시스템이 이식되었습니다. 처음에는 2~3주간의 훈련 후에 환자는 자신의 생각으로 컴퓨터 커서, 태블릿 및 기타 전자 장치를 제어할 수 있었습니다. 이는 침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스에 대한 연구팀의 첫 번째 임상 시험에서 달성한 행동 수준이기도 합니다. 주변 환경과 상호 작용하는 임플란트의 능력을 더욱 향상시키기 위해 연구팀은 더 많은 새로운 기술의 도입을 통해 뇌-컴퓨터 인터페이스 응용 시나리오를 2차원 화면에서 3차원 물리적 세계로 성공적으로 확장했습니다. 현재 이 시스템을 통해 사용자는 두뇌의 '생각'을 통해 휴대전화와 컴퓨터를 사용하여 일반 사람들과 가까운 작업 속도를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 내장된 지능형 로봇을 초기에 제어할 수 있는 능력을 갖추게 되었습니다.
침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스는 프런트엔드 센서와 백엔드 프로세서의 두 부분으로 구성됩니다. 전면에 있는 센서의 두께는 머리카락 굵기의 100분의 1 정도에 불과합니다. 센서는 이식 장치의 뇌에 5~8mm 정도 내장되고, 이식 장치의 두개골은 3~5mm 정도 얇아진 후 백엔드 프로세서가 내장됩니다. 전체 과정은 최소 침습적 과정입니다.
전문가들은 프런트엔드 센서가 뇌를 연결하는 네트워크 케이블에 해당하며 외부 세계와 연결하고 다양한 정보를 업로드 및 다운로드하는 역할을 한다고 말합니다. 백엔드 프로세서는 뇌의 약한 신경 활동을 기계가 이해할 수 있는 언어인 디지털 신호로 변환하는 역할을 담당합니다. 이로써 이식된 사람은 자신의 생각을 통해 외부 기기를 제어하고 생활에 도움을 줄 수 있다.
이번에 출시된 침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스 시스템의 주요 특징은 지속적이고 안정적이며 저지연 정밀 제어인 것으로 이해된다. 이러한 목표를 달성하기 위해 과학 연구팀은 높은 압축률과 충실도가 높은 신경 데이터 압축 기술을 개발하고 "피크 주파수 대역 전력 인접 펄스 간격" 및 "스파이크 카운팅"과 같은 여러 데이터 압축 방법을 혁신적으로 통합했습니다. 이 하이브리드 디코딩 모델은 비교적 시끄러운 신경 신호가 있는 환경에서도 효과적인 정보를 효율적으로 추출할 수 있어 전반적인 뇌 제어 성능이 15~20% 향상됩니다.
또한, 과학 연구팀은 "하늘을 가로지르는 안정적인 신경인구 정렬", "온라인 재보정" 등 핵심 핵심 기술도 정복하여 시스템이 환자의 일상 사용 중에 실시간으로 자동으로 디코딩 매개 변수를 미세 조정할 수 있도록 하여 이식자가 보다 편안하게 사용할 수 있도록 했습니다. 동시에 신호 수집부터 주변 장치에 대한 명령 발행까지 이 시스템의 엔드투엔드 지연도 100밀리초 미만으로 압축됩니다. 이는 인체 자체의 생리학적 지연보다 낮습니다. 이를 통해 환자의 제어 경험이 더욱 원활해지고 생각과 행동이 거의 동기화됩니다. 이를 바탕으로 과학 연구팀은 현재 임플란트 사용자의 다양한 요구 사항에 적응하기 위해 더 많은 적용 시나리오를 연구하고 있습니다.
중국과학원 원사이자 중국과학원 뇌과학과 지능기술우수센터 학술원장인 푸무밍(Pu Muming)은 전극이 뇌에서 안전하고 장기적으로 안정적인 것으로 확인됐으며, 신호의 기록과 디코딩도 안정적이라고 말했다. 이는 침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스가 실용적인 의료 응용으로 나아가는 데 필요한 단계입니다. 앞으로 관련 기술은 뇌의 언어 정보를 해독하는 등 더 많은 응용 분야로 확장될 것입니다.