뇌과학의 발전정도와 생체이식컴퓨팅 실현 가능성. 기대연도

Question

뇌 과학 전공자나 관련 분야를 연구하시는 분이 있다면, 그 의견과 지식을 듣고 싶습니다.

큰 틀로서의 이미지보단, 면역체계와의 문제점과 발열배출방안(뇌수액 공유?) 칩셋과 뇌의 전기신호 교류가능성들이 궁금합니다. 지금은 어디까지나 뇌파를 읽고, 그것을 사후해석해서 외부기계를 동작시켰다면, 반대의 경우도 가능한지가 가장 궁금한 부분입니다. 조종이라는 개념보단 시청각정보에 개입가능성등등.

Answer 1

안녕하세요. 이상현 전문가입니다.

현재 뇌과학 및 신경공학 분야에서는 이미 뇌 신호를 읽는것 뿐 아니라

전기 자극으로 시각, 청각, 촉각 정보를 사용하는것이 일부 가능합니다.

예를들어서 인공 와우는 청신경에 전기신호를 넣어서 소리를 인지시키고,

시각피질 자극으로 빛 점을 보게하는 연구도 진행중입니다.

가장 큰 난제는 면역반응이나 발열, 장기 안정성인데,

뇌는 이물질 주변에 교세포 흉터를 형성해서 신호 품질이 떨어지고,

수 mW수준 발열도 신경세포 손상을 유발할 수 있어서

초 저전력 칩과 유연전극, 뇌척수액 기반 냉각 등이 연구됩니다.

제한적인 감각 개입은 이미 임상단계에 있고,

영화같은 고해상도 시청각이나 기억조작 수준은 신경부호 이해 부족때문에

빨라도 수십년이상 일부학자들은 2050~2070년 이후로 전망하고 있다고합니다.

감사합니다.

Answer 2

생체 이식 컴퓨팅 기술은 현재 침습형 칩을 통해 뇌파를 읽고 기기를 제어하는 단방향 단계를 넘어 뇌에 전기 자극을 가해 감각을 느끼게 하는 양방향 신호 교류 단계에 진입하였으며 시청각 정보의 개입이나 고차원적 실현은 이물질 반응으로 인한 면역 세포의 섬유화 연착륙 문제와 칩셋 발열을 뇌수액 및 주변 혈류의 대류 현상으로 소산시키는 냉각 설계의 한계로 인해 기술적 완성과 대중적 상용화는 이천사십오년에서 이천오십년 사이로 예상합니다. 초소형 전극을 이용한 대뇌 피질 자극을 통해 인공적인 촉각이나 시각적 빛 번짐을 유도하는 반대 방향의 신호 주입은 실험실 수준에서 이미 가능함이 증명되었으나 인간이 인지하는 수준의 정교한 시청각 이미지 정보를 뇌에 직접 왜곡 없이 입력하기 위해서는 면역 거부 반응을 최소화하는 유연한 바이오 소재 기술과 뇌 조직의 손상을 방지하는 밀리와트 단위 이하의 초저전력 발열 제어 기술이 완벽히 결합되어야 하므로 해결해야 할 공학적 과제가 많이 남아있습니다.