과학자들은 XNUMX명이 직접 '뇌에서 뇌로' 통신을 통해 작업을 완료하기 위해 협력하는 다중인 '뇌에서 뇌로' 인터페이스를 처음으로 시연했습니다. BrainNet이라고 하는 이 인터페이스는 문제 해결을 위한 두뇌 간의 직접적인 협업을 위한 길을 열어줍니다.
인간의 뇌-뇌 인터페이스는 신경 신호의 내용을 '송신자'의 뇌에서 추출하여 디지털 기술을 통해 '수신자'의 뇌로 전달함으로써 뇌 와 뇌 사이의 직접적인 통신을 가능하게 하는 장치입니다 . 뇌-뇌 인터페이스는 뇌 영상 및 신경 자극 기술을 이용하여 정보를 추출하고 전달할 수 있습니다. 비침습적인 방법으로는 뇌파 검사(ECG)와 경두개 자기 자극(TMS)이 각각 뇌 활동을 기록하고 뇌에 정보를 전달하는 데 사용됩니다. 뇌-뇌 인터페이스의 개념은 이론적으로는 오래전부터 존재했지만, 그 개념이 완벽하게 구현된 것은 이번이 처음입니다.
4월 16일 네이처 학술지 ' 사이언티픽 리포트' 에 발표된 새로운 연구는 ' 브레인넷(BrainNet )' 이라는 다인용 뇌-뇌 인터페이스를 통해 세 명의 참가자가 직접적인 뇌-뇌 통신을 이용하여 함께 과제를 해결하는 데 성공했음을 최초로 입증했습니다. 세 참가자(송신자 1, 송신자 2, 수신자)는 테트리스와 유사한 게임을 공동으로 해결하는 과제를 수행했습니다. 세 참가자는 항상 서로 다른 방에 있었으며, 서로 보고 듣고 말할 수 없는 상태였습니다. 송신자와 수신자 모두에게 심전도(ECG)와 경두개 자기 자극(TMS) 기술이 제공되어 물리적인 움직임이 전혀 필요하지 않았습니다.
이 테트리스와 같은 게임에서 블록은 화면 상단에 표시되며 이 블록은 라인을 채우기 위해 하단에 적절하게 놓아야 합니다. Sender 1과 Sender 2는 게임(하단의 블록과 라인)을 볼 수 있었지만 게임을 제어할 수 없었습니다. 게임을 하고 있었고 그것을 완전히 제어할 수 있었던 리시버는 맨 아래에 있는 선만 볼 수 있었지만 블록을 재배치하는 방법을 몰랐습니다. 게임을 성공적으로 완료하기 위해 Receiver는 Sender 1과 Sender 2의 도움을 받아 나머지 정보를 얻어야 했습니다. 이것은 BrainNet을 사용하여 직접적인 두뇌 대 두뇌 통신을 통해 달성되어야 했습니다.
실험 시작 시 컴퓨터 화면에서 보낸 사람 1과 보낸 사람 2에게 게임이 표시되었습니다. 그런 다음 둘 다 블록을 회전하는 방법을 결정합니다. 화면에는 '예'와 '아니오'가 표시되었고 LED 표시등이 초당 17번, 15초씩 깜박였습니다. 보낸 사람이 블록을 '회전할지 여부'를 결정하면 해당 조명에 집중하거나 응시했습니다. 다른 패턴으로 깜박이는 조명은 ECG 헤드 기어가 기록한 뇌의 고유한 유형의 전기 활동을 유발할 수 있습니다. 컴퓨터는 커서를 원하는 선택 항목으로 이동하여 선택 항목을 표시하기 위해 실시간 피드백을 제공했습니다. 이 선택은 '예 또는 아니오'로 변환됩니다.
다음으로 발신자의 정보가 수신자에게 전달되어야 합니다. 대답이 '예'(블록 회전)이면 수신기는 밝은 빛의 섬광을 보았습니다. 또는 '아니오'일 때 수신기는 빛을 보지 못했습니다. 그런 다음 발신자의 결정은 경두개 마젠틱 자극에 의해 수신자 뇌에 직접 전달됩니다. 그러면 Receiver는 Sender 1과 Sender 2로부터 받은 정보를 통합합니다. Receiver도 ECG 헤드 기어를 착용하고 있으므로 Senders와 마찬가지로 Receiver는 블록을 회전할지 여부를 뇌에서 직접 결정합니다. 이제 수신기가 맨 아래 줄을 성공적으로 채우고 게임을 완료합니다.
총 5개 그룹(각각 3명의 참가자가 있음)이 BrainNet 작업을 성공적으로 완료했습니다. 게임의 총 16개 라운드에서 각 그룹은 81번의 시도 동안 최소 13%의 시간 동안 라인을 채웠습니다. 연구원들은 오탐(false positive) 등을 통해 노이즈를 주입하여 BrainNet의 성능을 평가했습니다. Receiver는 실제 사회적 상호 작용 및 커뮤니케이션에서 발생하는 것처럼 뇌에 전달된 정보만을 기반으로 가장 신뢰할 수 있는 Sender를 신뢰하는 법을 배웠습니다.
현재 연구에서 설명하는 두뇌 대 두뇌 인터페이스 BrainNet은 상호 연결된 두 사람 이상의 두뇌가 협력하여 한 사람이 해결할 수 없는 문제를 해결할 수 있는 두뇌 대 두뇌 인터페이스의 미래를 열어줍니다.
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출처
Jiang, L. et al. 2019. BrainNet: 두뇌 간의 직접적인 협업을 위한 다중 사람 두뇌 대 두뇌 인터페이스. 과학 보고서. 9(1). http://dx.doi.org/10.1038/s41598-019-41895-7
