1강 · 생각으로 커서를 움직이다

한 줄

손이 절대 받을 수 없게 된 뒤에도, 손을 움직이라는 명령은 계속 나가고 있습니다.

들어가며

칼에 찔려 척수가 끊긴 남성이 있었습니다. 그 뒤로 목 아래가 움직이지 않았습니다.
3년 뒤, 의료진이 한 변 4mm인 실리콘 조각을 그의 뇌에 심었습니다.
그는 자기 손을 움직이려 하는 것만으로 화면의 포인터를 옮겼습니다.
손도 근육도 관여하지 않았습니다. 뇌와 전선뿐이었습니다.
이 논문을 천천히 보겠습니다. 거의 모든 개념이 들리는 것보다 단순합니다.
같은 연구진이 6년 뒤 로봇 팔로 해낸 것도 함께 보겠습니다.

다루는 논문

Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia

Nature, BrainGate, 2006

• Hochberg et al. · Nature 442, 164–171
• Hochberg et al. · Nature 485, 372–175

이 강의 흐름

다루는 내용 (1)

• 논문 그림과 표 읽기

손이 절대 받을 수 없게 된 뒤에도, 손을 움직이라는 명령은 계속 나가고 있습니다.

• The paper in one sentence

지금까지 만들어진 모든 포인팅 장치는 어딘가의 근육이 아직 작동한다고 가정합니다.

• Why that is a big deal

신경세포는 짧은 전기 펄스를 하나씩 내보내는 스위치에 가깝습니다.

• What a brain cell actually does

아주 가는 금속 침을 조직에 넣고 그 끝의 전압을 잽니다.

• What a single wire can hear

1마이크로볼트는 100만분의 1볼트이니, 아주 작은 영역입니다.

• How big is 76 microvolts?

사람의 뇌에는 약 860억 개 세포가 있습니다. 누구도 실감하기 어려운 수죠.

• How much of the brain this listens to

머리 위를 귀에서 귀로 가로지르는 띠가 있습니다. 운동 피질이라고 부릅니다.

• Where a movement command starts

뇌 자체는 전혀 다치지 않았습니다. 움직임을 계획하고 명령하는 일은 여전히 됩니다.

• What a spinal cord injury breaks

피질의 지도는 고정돼 있지 않습니다. 실제로 쓰이는 것에 따라 다시 그려집니다.

• Does the brain give the space away?

첫째는 그 세포들이 살아서 아직 발화하고 있느냐입니다.

• Three things nobody had checked in a person

수십 년 전, 연구자들이 탁자 위 표적으로 팔을 뻗는 원숭이를 기록했습니다.

• Where the idea came from

이 그래프는 세포 셋을 그렸고, 저마다 다른 방향을 선호합니다.

다루는 내용 (2)

• Why one cell is not enough

세포마다 자기가 선호하는 방향에 표를 던진다고 봅니다.

• How weak guesses become one good one

이전의 모든 해독기는 몸이 아직 작동하는 동물 위에 만들어졌습니다.

• What had never been done in a person

전극은 실리콘 바늘 100개를 가로 10, 세로 10으로 배열한 격자입니다.

• The chip, in numbers

이 그림은 머리를 잘라 본 단면이고, 실제 비율은 아닙니다.

• 논문 그림과 표 읽기

집도의는 영상을 보며 앞 패널에서 본 혹을 찾습니다.

• What the needles are reaching for

전극은 두개골 아래에 있고, 리본 케이블이 작은 구멍으로 올라옵니다.

• 논문 그림과 표 읽기

피부는 보통 몸을 닫아 주는데, 여기서는 기둥 주위가 완전히 닫히지 않습니다.

• Choosing the spot before cutting

그는 25세였고, 논문은 이니셜로만 부릅니다.

• 논문 그림과 표 읽기

기술자가 와서 머리의 기둥에 케이블을 꽂습니다.

• How the signal gets out of the head

평균적인 날에 96개 전선 중 쓸 만한 세포 27개를 얻었습니다.

• What a permanent opening costs

해독기가 쓸 수 있는지 묻기 전에, 세포가 반응하는지부터 알고 싶었던 겁니다.

• 논문 그림과 표 읽기

그가 왼손을 움직이려 하면 바늘 근처 세포들이 평소 패턴대로 발화합니다.

다루는 내용 (3)

• Who he was

한 세포의 마지막 1초를 가져옵니다. 위쪽에 세로선으로 그렸습니다.

• What one session looked like

세포마다 20개의 개수가 긴 숫자 목록으로 놓여 있습니다.

• 논문 그림과 표 읽기

앞서 말한 대체물이 이것이고, 깔끔한 설계입니다.

• What those counts actually mean

화면 가운데에 점이 있고, 모든 시도가 그 같은 점에서 시작합니다.

• The first test was not control at all

점이 화면을 돌아다니고, 그는 자기 포인터를 그 위에 두라는 요청을 받습니다.

• 논문 그림과 표 읽기

하나가 올라갈 때 다른 하나도 올라가는 경향이 있을까요?

• From an intention to a moving pointer

좌우 축에서 논문은 6회 실험 평균 0.56을 보고합니다.

• How pulses become numbers

성공한 시도의 표적 도달 시간 중앙값은 2.51초였습니다.

• The decoder is a weighted sum

여기 첫 화면은 시험용으로 만든 단순한 메일 프로그램입니다.

• How the weights were found each day

첫 장치는 의수였습니다. 절단 환자들이 쓰는 종류죠.

• What a target direction means

첫 반년 동안 기록은 버텼습니다. 날짜별 등락은 늘 있었고요.

• 논문 그림과 표 읽기

첫째는 흉터 조직입니다. 뇌는 이물질로 인식한 것을 둘러싸 버립니다.

다루는 내용 (4)

• The first test, following a moving dot

훈련받은 기술자가 있어야 했습니다. 파형을 분류하고 가중치를 맞추는 일을 했죠.

• What a correlation coefficient tells you

이번에는 참가자가 둘이고, 둘 다 마비된 지 오래였습니다.

• So what does 0.56 mean here?

이건 가능성 연구입니다. 과연 되기는 하느냐를 묻는 것이죠.

• 논문 그림과 표 읽기

첫째, 척수가 끊기고 몇 년이 지나도 움직이라는 명령은 계속 만들어지고 있었습니다.

• What 2.5 seconds feels like

너무 빨리 지나간 부분이 있다면 논문의 그림을 직접 보시는 것도 좋습니다.