뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 빠르게 발전하고 있지만 현재는 일상적인 응용 프로그램에서 사용을 심각하게 제한하는 전선에 의존하고 있다. 하지만 최근 연구자들이 고 대역폭 무선 신경 인터페이스에 대한 최초의 인간 실험을 완료함에 따라 곧 바뀔 수 있다.

오늘날 뇌 신호를 기록하는 가장 정확한 방법은 환자의 운동 피질에 전극 배열을 이식하는 피질 내 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)라는 장치를 사용하는 것이다. 이 전극의 신호는 두개골의 포트로 전달되어 신호를 외부 컴퓨터로 전송하는 케이블에 연결된다.

이식 절차의 고도로 침습적인 특성은 장치가 여전히 매우 적은 수의 환자를 대상으로 한 연구에만 사용된다는 것을 의미한다. 그러나 컴퓨터에 입력하는 것부터 로봇 보철물을 제어하고 심지어 마비된 팔다리를 움직이는 것까지 사용자가 이러한 장치를 사용하여 수행할 수 있는 작업에는 큰 진전이 있었다.

그러나 사용자가 이러한 시스템에 물리적으로 연결되어야 한다는 사실은 수행할 수 있는 활동과 연구원이 장기간 다양한 환경에서 테스트할 수 있는 능력을 심각하게 제한한다. 하지만 Brown University의 한 팀은 무선 BCI가 환자의 집에서 최대 24시간 동안 유선 장치와 동일한 충실도로 뇌 신호를 기록할 수 있음을 보여주었다.

Brown University의 연구 책임자인 John Simeral은 보도 자료에서 "우리는 이 무선 시스템이 수년간 BCI 성능의 표준이 되어온 유선 시스템과 기능적으로 동일하다는 것을 입증했다."고 말했다.

“유일한 차이점은 사람들이 더 이상 우리 장비에 물리적으로 묶일 필요가 없다는 것이다. 시스템 사용 방식에 새로운 가능성이 열린다.”

IEEE Transactions on Biomedical Engineering에보고 된 이 연구는 2014 년 Brown 엔지니어가 설계한 프로토 타입 무선 송신기를 기반으로 한다. 이 시스템은 Brown에서 개발한 BrainGate라고하는 유선 뇌-컴퓨터 인터페이스와 함께 작동하도록 설계되었다. 이 인터페이스는 환자의 두개골 아래에 이식된 두 개의 96 전극 어레이에 의존한다.

개조된 송신기의 너비는 약 2인치이며 유선 시스템의 케이블에 사용되는 동일한 포트에 연결할 수 있다. 이 장치는 기록된 뇌 신호를 디지털화 한 다음 이를 사용자 방 주변에 위치한 일련의 안테나로 전송한다.

이 시스템의 잠재력을 입증하기 위해 연구진은 척수 손상으로 마비된 두 명의 환자가 이 장치를 사용하여 전문 실험실이 아닌 가정에서 컴퓨터 커서를 제어할 수 있음을 보여주었다. 또한 기기의 36시간 배터리 수명 덕분에 환자의 신경 활동 중 하나를 24시간 연속으로 기록할 수 있음을 보여주었다.

이것은 무선 BCI의 첫 번째 데모는 아니지만 이전 장치는 골드 표준 유선 시스템보다 낮은 대역폭이었다. 새로운 장치는 유선 시스템의 충실도와 일치하면서 환자가 컴퓨터에 연결될 필요가 없어졌고 연구원들은 이를 통해 수많은 새로운 가능성을 열 수 있다고 말했다.

"와이어 케이블이 필요했던 것에서 대신 미니어처 무선 송신기를 사용하기위한 피질 내 BCI의 진화는 완전히 이식된 고성능 신경 인터페이스의 기능적 사용을 향한 주요 단계이다."고 연구 공동 저자인 Apple의 하드웨어 엔지니어인 Sharlene Flesher는 연구가 수행되었을 때 스탠포드 대학에 있었다고 말했다.

연구자들은 신경과학의 광범위한 새로운 질문에 답할 수 있을뿐만 아니라 이 장치가 결국 마비로 고통받는 사람들의 독립을 회복하는 데 도움이 될 수 있기를 희망한다. 이 돌파구는 언젠가 신경 인터페이스 표준 소비자 기술을 만들기를 희망하는 Neuralink 및 Kernel과 같은 회사의 관심을 불러 일으킬 것이다.

송신기의 부피가 크고, 수신기 설정이 복잡하고, 임플란트를 설치하는 데 필요한 침습적 절차가 주요 장애물이지만, 이 연구는 BCI를 일상적인 활동을 위한 실행 가능한 기술로 만드는 중요한 단계이다.