일본 츠쿠바대, 세계 최초로 사이보그형 재활바카라 사이트 착용 시 고차운동영역 활성화 확인
일본 츠쿠바대학교 연구팀이 사이보그형 웨어러블 바카라 사이트을 착용한 사용자가 ‘스스로 움직이려는 의지’를 가질 경우, 뇌의 고차원 운동 계획 영역인 운동전야(PMC) 및 보완운동영역(SMA) 등이 활발히 작동한다는 사실을 세계 최초로 규명했다.
이번 연구결과는 로봇을 활용한 재활 치료가 단순한 신체 보조를 넘어 뇌 기능 회복에도 기여할 수 있다는 것을 실증한 것으로, 향후 ‘의지 기반’ 로봇 치료 기술 개발에 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다.
츠쿠바대 연구팀은7일 공식 발표를 통해 이같은 연구 결과를 밝혔다. 이번연구는 일본 재활바카라 사이트 전문기업인 '사이버다인(CYBERDYNE)'의 사이보그형 외골격 바카라 사이트 'HAL(Hybrid Assistive Limb)'을 활용해 진행됐다.
바카라 사이트을 활용한 재활 치료는 질병이나 부상으로 신체 움직임이 제한된 환자에게 보조적 수단으로 활용돼 왔지만, 그 과정에서 뇌 기능이 어떻게 반응하는지에 대해선 명확히 밝혀지지 않았다.
연구팀은 이를 규명하기 위해 건강한 성인 20명을 대상으로 세 가지 조건에서 팔을 들어올리는 실험을 실시했다. 세 조건은 ▲스스로 움직이는 '자발적 운동'▲'움직이려는 의도'를 갖고 바카라 사이트이 보조하는 '능동적 바카라 사이트 지원'▲바카라 사이트에 의해 자동으로 움직이는 '수동적 바카라 사이트 지원'이다.
각 조건별로 참가자의 뇌 활동은 '기능적 근적외선 분광법(fNIRS)'을 통해 비침습적으로 측정됐다.
연구 결과, 자발적 운동과 능동적 바카라 사이트 지원 조건에선 전두엽의 운동전야(PMC) 및 보완운동영역(SMA)이 명확하게 활성화되었으며, 1차 운동 영역(M1) 및 감각운동 영역 등에서도 유의미한 반응이 관찰됐다. 반면 수동적 바카라 사이트 지원 조건에선 해당 뇌 영역들의 활동이 현저히 낮았다. 이번 연구로 운동 의도의 유무가 뇌 기능 활성화에 결정적 요인임이 확인됐다.
연구팀은 “바카라 사이트이 몸을 단순히 움직여주는 것보다, 사용자가 움직이려는 의지를 갖고 주도적으로 동작에 참여할 때 뇌의 감각-운동 네트워크가 더 넓고 활발하게 작동한다”고 설명했다.
특히 착용형 사이보그 HAL처럼 착용자의 의도를 반영해 움직임을 보조하는 바카라 사이트 시스템은, 단순 수동 보조 장치보다 '신경가소성'을 유도하고 전신적 치료 효과를 유발할 가능성이 크다는 점에서 차별적인 임상 효과를 가진다는 분석이다.
이번 연구는 단순한 기계적 보조에서 벗어나 환자의 의지를 실시간으로 감지하고 반영하는 ‘의지 구동형 바카라 사이트’ 개발의 필요성과 가능성을 제시했다. 이는 향후 뇌졸중, 척수손상, 근위축증 환자 등 다양한 재활 대상자에게 보다 효과적인 신경 회복 기회를 제공할 수 있는 길을 열어줄 전망이다.
연구팀은“사람과 로봇이 일체화되어 사용자의 의도에 따라 움직임을 조정할 수 있는 착용형 사이보그 기술은미래 의료의 새로운 가능성을 확장하는 핵심 기술이 될 수 있다”고 강조했다.
◇용어 설명
▲신경가소성=뇌가 경험, 학습, 손상 등에 따라 스스로 구조나 기능을 바꾸는 능력을 의미한다. 뇌는 과거에는 고정된 회로처럼 생각됐지만, 이제는 학습이나 훈련, 심지어 손상 후에도 새로운 신경 연결을 만들고 재조직화할 수 있음이 밝혀졌다.
▲운동전야(Premotor Cortex: PMC)=일차 운동 영역(Primary Motor Cortex)의 앞쪽에 있으며, 운동의 계획과 조정에 관여하는 뇌 영역이다.
▲보완운동영역(Supplementary Motor Area: SMA)=일차 운동 영역의 안쪽 앞부분에 위치하며,복잡한 동작의 순서화나 양손의 협응 동작에서중요한 역할을 한다.