새로운 브레인넷(BrainNet), 3인 간 직접 생각 공유 가능케 해

• 브레인넷(BrainNet)이란 새로운 네트워크로 2명 이상이 뇌에 직접 정보를 송수신 가능
• 3명 참여 실험에서 테트리스 유사 게임 수행
• 3인 5개 그룹으로 81.25% 성공률 달성

다른 사람의 머릿속에 직접 생각을 전송하는 건 공상과학 소설 속 이야기였습니다. 2013년 워싱턴 대학교 신경과학자들이 특정 유형의 생각을 다른 뇌로 직접 전송하는 시스템을 개발하며 뇌-뇌 통신이 현실이 되었습니다.

2년 후 쥐와 원숭이의 여러 뇌를 성공적으로 연결해 '유기적' 컴퓨터를 형성했습니다. 이번에는 정말 놀라운 일을 해냈습니다.

3명이 테트리스 같은 협력 게임을 할 수 있는 브레인넷(BrainNet)을 개발했습니다. 이는 문제를 함께 해결하기 위해 연결된 뇌의 '소셜 네트워크'를 사용하는 최초의 다인용 비침습적 뇌-뇌 인터페이스입니다.

브레인넷 뒤의 기술

네트워크는 두 구성요소로 이루어집니다:

1. 뇌파도(EEG): 뇌의 전기적 활동 기록
2. 경두개 자기 자극(TMS): 뇌로 데이터 전송

EEG는 두개골에 부착된 여러 전극으로 뇌의 전기 신호를 추출합니다. 누구나 쉽게 자신의 뇌 신호를 제어하거나 변경할 수 있습니다. 예를 들어 10헤르츠로 깜빡이는 빛을 보면 뇌가 같은 주파수의 전기 신호를 방출합니다. 주의를 다른 빛으로 돌리면 관찰 중인 빛의 주파수에 해당하는 다른 신호를 방출합니다. EEG는 이를 쉽게 포착합니다.

브레인넷 아키텍처 | 연구진 제공

두 번째 구성요소는 뇌 특정 부분에 전기적 활동을 유도해 뇌 활동을 조작합니다. 후두엽에 자기 펄스를 집중시키면 빛이 번쩍이는 듯한 감각을 줍니다.

참조: arXiv:1809.08632 | 워싱턴 대학교 | MIT 테크놀로지 리뷰

이 두 구성요소가 함께 작동해 참가자들이 뇌에서 직접 정보를 송수신할 수 있게 합니다.

실험

기술을 시연하기 위해 연구진은 3명을 별도 방에 배치했습니다: 2명의 송신자와 1명의 수신자. 화면의 블록을 회전시켜 아래 공간에 맞추는 테트리스 유사 게임 과제를 주었습니다.

EEG를 착용한 송신자들은 전체 화면을 볼 수 있고, 기존 통신 수단 없이 제3자에게 데이터를 전송해야 합니다. 전송할 데이터는 단순합니다: 블록을 180도 회전시키거나 그대로 두거나 둘 중 하나입니다.

정보를 보내기 위해 송신자들은 화면 양옆의 조명을 서로 다른 주파수로 깜빡여 특정 뇌 신호를 유도했습니다. 예: 15헤르츠는 '회전', 17헤르츠는 '회전 안 함'을 의미.

송신자와 수신자에게 보이는 화면 | 연구진 제공

TMS와 EEG를 모두 착용한 수신자는 화면 상단 절반만 볼 수 있어 블록을 아래에 어떻게 놓아야 할지 모릅니다. 하지만 TMS를 통해 두 송신자로부터 정보를 받습니다. 이 실험에서 신호는 인광(phosphene, 회전 필요)을 하나 전달하거나 빛 번쩍임 없음(회전 불필요)을 전달했습니다. 따라서 상호작용당 데이터 전송률은 1비트에 불과합니다.

오류 요소를 도입하기 위해 송신자 중 한 명에게 잘못된 정보를 전송하게 했습니다. 이는 수신자가 얼마나 성공할 수 있는지 재미있게 보기 위함이었습니다. 3인 5개 그룹으로 81.25% 정확도를 달성했습니다.

참고: 우리 뇌에서 양자 컴퓨팅을 수행하고 있을까?

연구진은 EEG와 TMS 구성요소 수를 늘려 네트워크를 확장할 수 있다고 언급했습니다. 사실 인터넷으로 확장 가능합니다(클라우드 기반 뇌-뇌 인터페이스 서버), 전 세계 사용자들이 협업할 수 있게 합니다.