뇌와 정보체 #10 운동 연상 (Motor Imagery)

활어를 만들어주신 @tata1님께 고맙습니다.
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이전글에서 어떤 사람들은 뇌에 바늘을 꽂는 것을 알게 됐습니다.

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바로 그 사람들은 신경마비 환자들입니다.

선천적으로 신경마비인 환자들도 있지만 사고로 인해 운동 신경이 손상되는 경우가 많습니다.

이들의 경우 이전글에서 보신 Intracortical Electrodes를 뇌에 박으면 컴퓨터와 인터페이스 할 수 있게 됩니다.

이 때 사용되는 뇌의 특징이 Motor Imagery, 운동 연상 입니다.

우리는 몸을 실제로 움직이지 않고, 상상으로 몸이 움직인다고 생각할 수 있습니다. 지금 해보세요.

눈을 감고, 왼쪽 팔을 드는 상상을 해보세요.

실제 팔은 들려지지 않지만 상상 속에서는 팔이 들어 올려졌지요?

이처럼 가상으로 운동 신경을 활성화하는 것을 운동 연상 Motor Imagery라고 합니다.

상상으로 근육을 움직이는 것을 Motor Imagery라고 합니다.

운동 연상과 신경마비와 무슨 관계가 있을까요?

운동 연상을 하면 운동 부위에 해당하는 뇌 부위가 활성되어 전기 신호가 발생합니다.

신경이 온전한 사람인 경우, 이 전기신호는 뇌에서 척수를 타고 해당 근육까지 전달되어 근육이 움직이게 됩니다.

하지만, 신경이 손상된 사람의 경우는 뇌에서 발생한 전기 신호가 신경이 살아 있는 곳까지만 전달됩니다.

대부분의 사고 환자들은 척수까지만 전달되고, 그 이후의 신경들은 손상되어 있습니다.

중요한 점은 이런 환자들도 근육을 움직이는 상상만 하면 전기 신호가 발생한 다는 것입니다.

마치 실제로 근육을 움직이는 전기 신호인 것처럼요.

운동 연상의 경우 실제 근육을 움직이는 경우와는 동일한 전기 신호는 아닙니다. 약 30% 정도가 동일하다고 볼 수 있습니다.

출처

위 그림에서 왼쪽이 실제 근육을 움직인 경우의 뇌 활성화 영역이고, 오른쪽이 상상만 했을 때의 뇌 활성화 영역입니다.

따라서, 운동을 담당하는 뇌 부위에 전극을 꽂으면 운동 연상에 의해 발생한 전기 신호를 정확하게 수신할 수 있게 됩니다.

이렇게 수신한 전기신호를 컴퓨터에 연결시켜 몸의 어떤 부위를 움직이려고 하는지 판별해 낼 수 있습니다.

만약 이 신호를 로봇팔에 연결한다면, 의도한 대로 로봇팔을 움직일 수가 있게 됩니다.

실제로 사고를 당해 신경마비가 된 환자들의 뇌에 전극을 심어서 로봇팔이나 휠체어를 제어하는 사례가 있습니다.

상상만으로 로봇을 제어할 수가 있습니다.

오늘의 실습: 상상만으로 양손으로 마치 마술을 하는 것처럼 움직여 보세요. 실제 손은 움직이지 않으면서 양손이 자유자재로 움직이는 것이 잘 상상되는지 확인해 보세요.

아래 동영상을 클릭해서 보세요(1분 18초, Youtube로 이동)

보다 자세한 내용을 보길 원하시면 아래 동영상을 참고하세요.(13분)