이 연구 결과는 소뇌라고 불리는 뇌의 특정 부분을 자극하는 것이 의료 전문가가 가상현실에서 배운 내용을 실제 수술실로 가져가는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지에 대한 첫 번째 엿볼 수 있다. 이는 디지털 시뮬레이션 교육에 점점 더 의존하는 분야에서 절실히 필요한 전환이라고 저자이자 존스 홉킨스 대학교 로봇공학자인 제레미 브라운(Jeremy D. Brown)은 말한다.

"가상현실에서의 훈련은 실제 환경에서의 훈련과 같지 않다. 우리는 이전 연구를 통해 시뮬레이션에서 배운 기술을 현실세계로 전달하는 것이 어려울 수 있다는 것을 보여주었다."라고 대학 기계공학과 부교수인 브라운은 말한다.

"통계적 정확성을 주장하는 것은 매우 어렵지만 연구에 참여한 사람들은 이러한 자극을 받았을 때 가상현실에서 현실세계로 기술을 훨씬 더 쉽게 전달할 수 있다고 결론지었다."

이 연구는 네이쳐 사이언티픽 리포트(Nature Scientific Reports)에 게재되었다.

참가자들은 오픈 소스 연구 로봇인 다빈치 연구 키트(da Vinci Research Kit)를 사용하여 처음에는 가상 시뮬레이션을 거쳐 실제 시나리오에서 세 개의 작은 구멍을 통해 수술 바늘을 몰았다. 연구진은 이 운동이 복부 장기 수술 중에 필요한 움직임을 모방했다고 밝혔다.

참가자들은 뇌의 소뇌를 자극하기 위해 두피에 부착된 전극이나 작은 패드를 통해 미묘한 전기 흐름을 받았다. 그룹의 절반은 전체 테스트 동안 꾸준한 전기 흐름을 받았지만 나머지 참가자는 처음에만 짧은 자극을 받았고 나머지 테스트에서는 전혀 자극을 받지 않았다.

안정된 전류를 받은 사람들은 눈에 띄게 민첩성이 향상되었다. 그들 중 누구도 수술이나 로봇공학에 대한 사전 교육을 받은 적이 없었다.

"자극을 받지 못한 그룹은 가상현실에서 배운 기술을 실제 로봇에 적용하는 데 좀 더 어려움을 겪었다. 특히 빠른 동작과 관련된 가장 복잡한 동작은 더욱 그렇다." 전 존스 홉킨스 로봇공학자이자 현재 Max에 있는 귀도 카치아니가(Guido Caccianiga)는 말한다. 실험을 설계하고 주도한 플랑크 지능형 시스템 연구소. "뇌 자극을 받은 그룹은 이러한 작업을 더 잘 수행했다."

비침습적 뇌 자극은 신체 외부에서 뇌의 특정 부분에 영향을 미치는 방법이며 과학자들은 이것이 재활 치료에서 운동 학습에 어떻게 도움이 될 수 있는지 보여주었다고 연구원들은 말한다. 연구진은 뇌를 자극하는 것이 외과의사가 실제 상황에서 필요할 수 있는 기술을 습득하는 데 어떻게 도움이 되는지 테스트함으로써 연구를 새로운 수준으로 끌어올리고 있다고 존스 홉킨스의 물리 의학 및 재활 조교수였던 공동 저자 가브리엘라 칸타레로(Gabriela Cantarero)는 말한다.

칸타레로는 "사람들의 움직임, 편차 및 오류의 모든 작은 측면을 정량화할 수 있는 이 설정을 사용하여 행동에 실제로 영향을 미칠 수 있다는 점이 정말 멋졌다."라고 말다.

로봇 수술 시스템은 인간의 기술을 향상시켜 임상의에게 상당한 이점을 제공한다. 외과 의사가 손 떨림을 최소화하고 향상된 시력으로 미세하고 정확한 작업을 수행하는 데 도움이 될 수 있다.

이러한 유형의 뇌 자극은 미래의 외과 의사가 새로운 기술을 배우는 방법에 영향을 미칠 뿐만 아니라 가상현실 훈련에 의존하는 다른 산업, 특히 로봇 공학 작업에서 기술 습득에 대한 가능성도 제공한다.

가상현실 밖에서도 자극은 사람들이 더 일반적으로 학습하는 데 도움이 될 수 있다고 연구진은 말한다.

"뇌 자극을 통해 절반의 시간 안에 새로운 기술을 배울 수 있다는 것을 보여줄 수 있다면 어떨까?" 카치아니가는 말한다. “사람들을 더 빨리 교육할 수 있기 때문에 비용 면에서 큰 차이가 있다. 앞으로 이러한 기술을 자주 다룰 더 많은 외과 의사나 엔지니어를 교육하기 위해 많은 자원을 절약할 수 있다.”

출처: 존스홉킨스대학교