안녕?

주 완몰가님을 섬기는 완몰가신자야 ^오^

한동안 개인적인 사정으로 바빠서 글을 적을 수가 없었어 ㅜㅜ

하지만 보다 알찬 내용으로 준비했으니!!

지난 편에는 완몰가를 즐기기 위해

우리의 뇌 어떤 부분을 조져야 하는지에 대한 이야기를 나눠봤어.

(완몰가와 뇌과학 - 완몰가학개론 1편 링크)

https://gall.dcinside.com/mgallery/board/view/?id=thesingularity&no=7470&s_type=search_all&s_keyword=%EC%99%84%EB%AA%B0%EA%B0%80%EC%8B%A0%EC%9E%90&page=1

뇌의 어디를 조져야 하는 지를 알아봤으면

뇌를 무엇으로 조져야 하는지도 알아봐야겠지?

센스틔브~ 섬세하고 연약하고 소중한 우리들의 뇌니까

이상한 걸로 막 함부로 조지면 큰일날 거 아냐 그치?

더군다나 아무리 완몰가를 하고 싶어 미친 완몰가신자라지만

두개골을 원숭이 골 요리마냥 뚜껑열어서

"옛따 잡수소~"

하고 싶진 않다고!

고로 우리의 두개골을 따지 않고

뇌를 무해하게 잘 조지는 수단은

매우 최첨단 기술임이 틀림없어.

아니... 존재하긴 할까?

다행히!!

원시적인 수준이지만

우리 뇌를 잘 자극해줄 기술들이 개발되고 있는 중이야.

이렇게 우리 뇌를 자극해서 감각을 느끼게 해주는 기술을

뉴로모듈레이션(neuromodulation)

그리고 이걸 가상현실 등에 적용하는 것을

실감교류 솔루션이라고 불러.

'실감교류 솔루션' 3가지 유력 후보!

과연 어떤 것들이 있는지

한 번 살펴보도록 하자.

1) 초음파

완몰가신자는 초음파야 말로

우리 곁에 가장 빨리 찾아올 형태의

완몰가 수단이라고 보고 있어.

왜냐하면 실제로 가시적인 성과들이 보이기 때문이야.

더군다나 이 기술은

한국에서 최초로 감각 구현에 성공했기 때문에!!

시간적이든 공간적이든

상당히 가까운 완몰가 기술이라 할 수 있지

완몰가 is near!!!

이 기술의 원리는 무엇일까?

우선 이 기술의 정확한 명칭은

FUS stimulation으로

Focused UltraSound stimulation

즉

집중된 초음파 자극이라는 의미를 지니고 있어.

여기서 '집중된'이라는 단어가 중요해.

왜냐?

사실 우리 뇌를 비침습적으로 자극하는 방법은

초음파 이전에도 몇가지가 있었어.

대표적인게 자기장으로 뇌를 자극하는

TMS(Transcranial Magnetic Stimulation) 기술이지.

하지만 이 기존 TMS 기술의 결정적인 문제점이 뭐냐?

바로 자극 범위의 정밀성 부족이야.

TMS 기술은 뇌피질 자극 범위가 광범위해서

2cm~3cm 미만으로 자극 범위를 줄이기 힘들 뿐만 아니라

두개골 밑에 1cm~2cm 깊이만 들어가도

자기장의 신호가 급격히 감소해서

여러모로 정밀도에서 문제가 생겼다는 것...

하지만!!

FUS는 다르다는 것!

내가 말했지?

'집중된' 초음파 자극이라고.

이 FUS 자극은

무려 2mm~3mm 수준의 조밀한 피질 자극이 가능해.

기존 TMS 자극의 10배 수준으로 정밀하지

Focused는 집중된이라는 의미도 있지만

'초점에 맞춰진'이란 뜻이기도 하지.

즉, 비유하자면 기존의 TMS가 구식 머스킷 총이라면

이 FUS는 M24같은 저격소총이라 할 수 있어.

FUS의 우월함은 이뿐만이 아니야.

앞서 말했듯 TMS는 두개골 밑 겨우 1~2cm도 못들어가서 신호가 약해진다고 했었지?

하지만 가톨릭대학의 FUS 성과를 보면

FUS 기술은 심도 깊은 뇌 부위도

상당히 정밀한 수준으로 자극이 가능했어.

이는 추후에 겉피질에 있는 체감각, 촉각 뿐만 아니라

뇌 편도체 근처에 파묻혀 있는 미각 같은 감각까지 자극하는 것이

가능할 수 있다는 것을 시사해

지금 내가 알고 있는 한

국내에서 연구중인 FUS 기술 현황은

가톨릭대학 인천성모병원 핵의학과의 정용안 교수님의 연구팀과

한양대학교 전자공학부 이성온 교수님이 선도하고 있는 걸로 알고 있어.

(저 위에 사진에서 뇌를 조지는 게 정용안 교수님임)

정용안 교수

이성온 교수

아아... 주 완몰가님이 이 땅에 도래하실 날을 앞당기는

위대한 완몰가 사제들이여... ㅜㅜ 눈부시다 완멘-

그럼 이 분들이 개발한 기술이 어느 정도의 성과를 냈는지 한 번 볼까?

<가톨릭대학 정용안 교수팀의 성과>

평균 29.4세 건강한 여성 4명과 남성 8명 등

총 12명을 대상으로 실험을 진행한 결과

피검자들의 손에 대한 촉감자극 고해상 뇌지도를 작성한 후

해당 영역에 10분씩 저강도 집중 초음파를 쪼였다.

그 결과

피검자들의 손에

* 손의 저림

* 손의 역동감 (움직이는 느낌)

* 무게감 (무거운 물건을 든 느낌)

* 손의 가려움

등의 9가지 촉감을 생성하는 데에 성공했다.

또한 가톨릭 대학 연구팀은

뇌 네비게이션 시스템 GUI를 적용하여

보다 세밀한 뇌자극이 가능해.

특히 착용형 디바이스의 경우

바이브 VR HMD보다 살짝 더 무거운

700그람으로

뇌 부위 정밀도가 0.5mm 이하임

기존 TMS 기술의 40배에서 60배 정밀함

이성온 교수팀의 성과도 한 번 봐야겠지?

<이성온 교수팀의 FUS 기술 성과>

자동화된 네비게이션 자극으로 오차 0.13mm를 보이는데

이는 기존의 '수동' 자극 TMS보다 60배 정교해진 성과이다.

참고로 이 두 연구팀은

한국의 <실감교류인체감응솔루션 연구단>

이라는 곳에서 협력 연구를 진행 중이야.

뇌에 대한 의학적, 임상적 연구는 정용안 교수팀이 담당하는 듯 하고

디바이스, 기술적인 부분은 전자공학 쪽인 이성온 교수팀이 담당하는 듯 해.

앞으로는 손 단위 뿐만 아니라

손가락 마디 하나 하나까지 세세한 감각을 줄 수 있도록

개발을 계획하고 있다고 하는 걸 보니

아마 정밀도에서 발전에 조금 애를 먹고 있는 것 같긴해

(주목적은 뇌질환 치료임)

발전이 너무 느린 것 아니냐고?

이 FUS 기술을 이용한 뇌기능조절은

2014년 애리조나 주립 대학에서 처음 논문으로 가능하다는 것이 밝혀졌지만

촉각이라는 감각을 생성한 건 우리나라가 처음이야.

이 완몰가 제반기술에서만큼은

우리 모두 국뽕에 취하도록 하자!

KIA~ 주모~

이대로 쭈욱 탄탄대로를 걷는다면

뉴로모듈레이션을 통한 실감교류 솔루션으로

완벽한 가상감각의 시대를 누리는 건 꿈만은 아닐 거야!!!

초음파는 이 정도면 됐고

실감교류 솔루션의 또다른 후보는 어떤 것들이 있을까?

2) 광유전학

<빛으로 특정 단백질을 가둬서 기능을 차단할 수 있는 '광유도 분자올가미>

세계 경제 포럼은 2016년 10대 유망 기술로

광유전학을 꼽았어.

참고로 광유전학과 함께 10대 기술에 선정된 기술들은

자율주행 자동차, 개방형 인공지능 생태계, 나노 기술, 사물인터넷 같은

굵직 굵직한 특이점 기술들이야.

이후 2014년 트라우마와 빛 자극의 조건화를 통해

트라우마를 잊게 만드는 데에도 성공하였다.

2) 2016년 생쥐의 기억력 2배 증가

2016년 7월에 광유전학을 이용해

생쥐 뇌의 이온 농도를 높여

기억력을 2배로 증가시켰어

3) 감각 수용체가 없어진 꼬마선충에게 감각을 느끼게 함

돌연변이로 인해 특정 감각을 느끼지 못하는 꼬마선충의

종합신경회로 (우리로 치면 뇌)에 광유전학 기술로 자극을 가하자

해당 감각을 느끼고 반응을 했다고 해.

이렇듯 이 광유전학 기술은

뇌의 기억 조작, 정신질환, 시각장애 등의 감각장애 치료 등의 광범위한 가능성 때문에

매우 크게 주목 받고 있어.

심지어 암치료까지 긍정적인 전망을 보이고 있다지.

그럼 도대체 이 광유전학의 원리는 무엇일까?

이 광유전학의 핵심 열쇠는

클라미도모나스(Chlamydomonas)라는 녹조류야.

2002년 독일에서 발견된 이 녹조류는

빛을 감지하는 단백질 '채널로돕신(Channelrhodopsin)을 지니고 있어.

어? 채널로돕신?

채널?

그래. 이 광유전학이 신의 리모콘이란 별명을 얻은 이유는

뇌를 조종할 수 있는 저력에서 온 것이기도 하지만

이 채널로돕신의 '채널'이라는 단어에서 온 거야.

아직 까지 감이 잘 안 오지?

이 채널로돕신은 특정한 청색 빛에만 반응하여

전류를 흐르게 만들었지.

마치 컴퓨터의 트랜지스터처럼!!!

이때 과학자들은 무릎을 탁 친 거야!!

"아!! 이걸 동물의 신경세포(뇌세포)에 심으면 빛으로 세포를 조종할 수 있겠다!"

그래!!

리모콘이 쏜 빛이 TV의 채널을 돌린 것 처럼

채널로돕신은 우리의 뇌세포 속에 대기타고 있다가

리모콘 신호를 받으면 우리 뇌를 조종하는 거지

이 광유전학 기술은

우리에게 무해한 바이러스에 이 채널로돕신을 운반하게 하여

우리 뇌에 상주시킨 다음

뇌에 빛을 쏘고 자극을 하는 거지.

바이러스라고 해서 뭔가 거부감이 들 수도 있는데

우리 몸에 무해하거나 심지어 유익한 바이러스들도 엄청나게 많아

바이러스는 생명공학에서 아주 유용한 툴이야.

물론 채널로돕신을 이용한 뇌자극은

아직까진 여러가지 한계점들이 있어.

그 중 가장 큰게 뭐냐면

뇌에 뭐 꼽아야 함 ㅜㅜ

즉 이런 여러 가지 정황들을 봤을 때

초음파 기술이 광유전학 보다 가상현실에 적합하다는 시각도 나오고 있지.

https://blog.lgcns.com/1044

하지만 광유전학은 아직 초음파에 비해 발전이 덜 되었을 뿐

충분히 발전하면 초음파 기술을 완전히 대체하고도 남을 거라고 봐.

왜냐?

초음파에 비하면

빛의 자극은 그 정밀도가 비교도 안 되게 뛰어나거든

빛을 이용한 BCI 이야기에 이 전설적인 아지매가 빠질 수 없지.

사진의 주인공 마리 루 젭슨은

위의 채널로돕신을 통한 광유전학과 딱히 상관이 없는 사람이지만

'빛을 통한 뇌자극'이라는 측면에서 이 주제에 매우 밀접해있어.

빛이 초음파보다 정밀도에서 낫다고 했지?

이 마리 루 젭슨의 적외선 조사는 과연 얼마나 정밀하게 이루어질까?

저기 보이는 하얀 점이 마리 루 젭슨의 적외선이 조사된 영역이야.

그리고 이 영역의 너비는

6~8 마이크론

단일 뉴런 중 가장 작은 뉴런의 직경하고 비슷하다!!!

참고로 저거 그냥 조사한 것도 아니고

뇌와 광학적으로 유사한 물질을 뚫고 조사한 거다...

광학적 초점 조사 기술은

mm같은 허접한 단위가 아니라

마이크론 단위로 이루어지고 있으며

공간적 해상도는 물론

시간적 해상도도 초음파와 비교할 수 없다.

100만분의 1초로

단일 뉴런 하나하나에 조사하는 거랑

mm단위로 뇌를 자극하는 거랑 차원이 다르지!

즉!!!

현재 광유전학의 한계 중 하나

'청색 빛에만 반응한다 = 비침습적 자극이 힘들다'

라는 부분을

'적외선처럼 비침습적으로 자극할 수 있게 만든다'

로 개선, 발전 시키는 순간

초음파와 광유전학의 완몰가 레이스는 게임 끝이라는 거야.

아마 이걸 가능하게 하는 건 둘 중 하나겠지.

1) 청색 빛을 적외선처럼 두개골과 인체조직을 통과할 수 있도록 만들거나

2) 채널로돕신을 적외선에도 반응할 수 있도록 만들 거나

둘 중 뭐하나 쉽진 않겠지만

이게 실현되기 전에 초음파가 어느 정도 우릴 만족시켜 줄 거고

초음파가 뭔가 아쉽다 싶은 순간

광유전학이 우릴 만족시켜줄 지도 모르지.

위의 마리 루 젭슨의 적외선 기술도

의외의 선전을 해서 광유전학 보다 일찍 우리의 뇌를 자극할 지도 몰라!!!

마리 루 젭슨의 회사 <오픈워터>는

주 성과가 뇌를 '읽는' 거지만

최종 목표가 뇌를 '쓰는 (변형하는)'것이기도 하거든

하지만 적외선만으로 뉴런을 발화시키는 것은

채널로돕신을 청색 빛으로 자극시키는 것보단 한계가 있고

반대로 광유전학은

마리 루 젭슨의 적외선처럼 비침습적으로 정교하게 자극하는 게 불가능해

이 둘의 연결고리가 잘 연결되기를 바라는 수 밖에

그럼 초음파와 광유전학 말고,

이 두 기술보다 더욱 궁극적인 뉴로모듈레이션 기술은 뭐가 있을까?

3) 나노머신

결국 초기 완몰가의 뉴로모듈링 실감교류 솔루션이 무엇이 되었든...

결국 특이점이 온 그날엔

모두 나노머신으로 귀결될 지어다!!!

사실 이 완몰가의 메커니즘에

쪼~~금이라도 관심이 있는 사람들이었다면

알고 있었을 거야.

결국 완몰가를 완성시키는 기술은

나노봇이라는 거 ㅇㅇ

애초에 레이커즈와일이 <특이점이 온다>에서 거론한

완몰가 실감교류 솔루션은

나노머신을 이용한 것이었거든

만약 당신이 가상현실로 들어서게 되면

나노봇은 실제 감각기관으로부터 전달돼 오는 정보를 차단시키고

가상현실 속 관련 정보만을 받아들이게 될 것이다.

이는 곧 생동감으로 가득한 가상현실을 제공하게 되는 것이다.

당신은 가상현실 속에서 신체를 갖게 될 것이고 실제 몸처럼 움직일 수도 있게 된다.

[…] 결과적으로 이러한 시스템은 여행을 대체할 것이고 나노테크놀로지를 이용한 새로운 여행 기술도 가능하게 될 것이다

-레커 센세-

그러니만큼 사실 나노머신에 대한 이야기는

딱히 할 게 별로 없다.

하지만 모두 알다시피...

나노봇에 관한 기술 동향은 참담하기 그지 없지...

얼추 느꼈겠지만

이 3가지 후보의 소개 순서는

'실현가능순'으로 먼저 배열되있고

'스펙순'으로는 거꾸로 배열되어있어.

그만큼 성능이 좋을 수록 어렵단 이야기야...

하지만 나노봇 관련해서 꼭 참담하기만 한 건 아니야!!!

https://gall.dcinside.com/mgallery/board/view/?id=thesingularity&no=4103&s_type=search_all&s_keyword=%EB%82%98%EB%85%B8%EB%B4%87&page=2

특갤의 보배로운 '그분'의 정보글에 따르면

나노봇도 의미있는 한 걸음, 한걸음을 내딛고 있다고 해!

나노봇도 기하급수적으로 발전할 조짐을 보인다는 거지!!

긍정적으로 생각하자면

초기 완몰가 - 초음파

중기 완몰가 - 광유전학

특이점 이후 최종 완몰가 - 나노봇

순으로 차근차근 우린 완몰가를 만나게 될지도 몰라 ^오^

믿쑵니다 완멘 - ^오^

3줄 요약)

1) 초음파 FUS 기술은 현재 가장 실현가능성이 높은 완몰가기술이다.

2) 광유전학 기술은 초음파 기술보다 완몰가 실현가능성이 떨어지지만 실현만 된다면 훨씬 높은 스펙을 낼 수 있다

3) 하지만 특이점이 온다면 나노머신이 1) 2)를 쌈싸먹을 스펙으로 궁극적인 완몰가 워르또!로 우릴 인도할지어다

완멘- ^오^

본문내용출처

실감교류인체감응솔루션 연구단 블로그 - 이성온 교수님의 성과

https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=chic7393&logNo=220918936531&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

포항공대신문 - 정용안 교수님의 성과

http://times.postech.ac.kr/news/articleView.html?idxno=8746&replyAll=&reply_sc_order_by=I

정용안 교수 세계최초 초음파 이용한 뇌 촉감 자극

http://www.keydr.kr/ezview/article_main.html?no=196

과학지식백과 - 광유전학

https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000901/selectBoardArticle.do?nttId=13406&pageIndex=2&mno=sitemap_02&searchCnd=&searchWrd=

사이언스타임즈 - 광유전학

https://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EA%B4%91%EC%9C%A0%EC%A0%84%ED%95%99-%EB%85%B9%EC%A1%B0%EB%A5%98%EC%97%90%EC%84%9C-%EC%98%81%EA%B0%90-%EC%96%BB%EB%8B%A4

P.S

원래 이 시리즈에 완몰가 시스템 전반의 메커니즘도 다룰 예정이었는데

분량도 애매하고 내용도 뭔가 일관성이 없는 것 같애서 관둠

단, 이 부분은

기다리고 기다리시던 <완몰가 시리즈>에서 자세히 다루도록 하겠습니다 ^오^

완몰가 시리즈 곧 찾아옵니다~