뇌파 기술, 두뇌산업의 지도를 바꾼다

아이들이 머리에 헤드셋을 쓰고 컴퓨터 화면을 바라보고 있다. 신호음과 함께 화살이 발사된다. 형편없이 빗나가는 화살이 있는가 하면 한가운데 꽂히는 화살도 있다. 그런데 화살을 과녁에 정확히 명중시키는 것은 마우스나 키보드가 아니라 아이들의 뇌파다. 이처럼 간단하게 머리에 쓰는 형태로 바뀐 뇌파측정 기계가 교육과 엔터테인먼트, 장애자 보조기구 등 각종 분야에 두루 이용되면서 두뇌산업 전체 지도를 바꾸고 있다.

뇌 속 전기신호, 뇌파의 종류는?

인간의 몸을 구성하는 세포와 장기들은 끊임없이 신호를 주고받는다. 호르몬과 같은 화학적인 신호도 있지만 기본적인 신호는 바로 전기신호다. 특히 뇌가 보내는 신호를 뇌파라고 부른다.

뇌파는 그 주파수에 따라 델타Delta, 세타Theta, 알파Alpha, 베타Beta, 감마Gamma 등으로 나뉘며 각각은 서로 다른 정신 상태를 나타낸다. 8~13Hz의 알파파는 흔히 알고 있는 것처럼 휴식 상태, 0.5~3Hz의 델타파는 깊은 수면 상태, 4~7Hz의 세타파는 얕은 수면 상태, 14~70Hz의 베타파는 각성 상태를 나타낸다. 뇌에 이상이 생기면 뇌파 또한 달라진다.

불과 몇 년 전만 해도 이러한 뇌파를 측정하기 위해서는 수술을 통해 미세전극을 뇌에 직접 삽입하거나 여러 개의 전극을 두피에 부착해야만 했다. 하지만 최근 들어 뇌과학의 발견 성과들이 축적된 데다 의료 분야에서 사용되는 고가의 뇌파 센서가 개당 20달러로 생산비가 낮춰지면서 본격적인 변화가 시작되었다. 실험과 의료용으로만 쓰이던 뇌파의 활용이 일상적으로 가능해졌기 때문이다.

뇌파 기반 두뇌 훈련 뉴로피드백

가장 먼저 응용되고 있는 분야는 바로 뉴로피드백neurofeedback의 교육적인 활용이다. 뉴로피드백이란 생체신호를 보면서 스스로 훈련하는 바이오피드백의 일종으로 뇌파를 조절하여 뇌의 이상이나 건강 문제를 해결하는 의학적 치료법이다.

자신의 뇌파 상태를 직접 보면서 반복적인 훈련을 통해 조절하는 능력을 키우는 것으로, 약물치료와 달리 부작용이나 중독성이 없어 우울증이나 스트레스로 인한 증상, 각종 중독, 집중력 관련 증상들을 치료하는 데 사용되고 있다.

명상과 같은 전통적인 심신 수련의 효과를 뇌파 측정을 통해 이루고자 하는 것이기도 하다. 특히 2005년에는 ADHD, 즉 주의력결핍과잉행동장애를 치료하는 데 효과적이라는 결과가 발표되어 관심을 끌었다.

국내에서도 브레인테크를 비롯한 회사들이 저렴한 휴대용 뉴로피드백 장치와 센서를 개발하면서 뉴로피드백의 활용이 의료 분야에서 교육 분야로 점차 넓어지게 되었다. 예를 들어 브레인테크의 뉴로하모니는 게임을 통해 자신이 원하는 상태의 뇌파를 내는 훈련을 하는 것이다. 12~18Hz의 뇌파 활동(베타1/감각운동리듬)을 증가시켜 집중력을 올리거나 알파파를 증가시켜 이완하는 등의 훈련을 게임으로 진행한다.



게임과 장애인을 위한 뇌파 조종

최근에는 뇌파로 조정하는 게임과 장남감들도 출시되고 있다. 한국인이 설립해 관심을 끌었던 미국의 뉴로스카이NeuroSky사는 영화 <스타워즈> 속 다스베이더 헬멧을 쓰고 광선검의 조명을 뇌파로 조종하는 제품을 선보였다. 또 뇌파와 안구 운동으로 조종하는 게임기용 헤드셋도 발표했다.

미국의 이모티브 시스템즈와 일본의 소니, 히타치도 뇌파 조종 게임기용 헤드셋을 선보였다. 이외에도 뇌파의 상태로 겨루는 스웨덴의 마인드볼 게임이나 워싱턴 대학의 뇌파로 조종하는 로봇 등 다양한 시도가 이루어지고 있다.

몸이 불편한 장애자를 위한 제품 개발도 부쩍 늘어났다. 뉴욕 주립대학 연구팀들이 64개의 전극이 달린 모자로 컴퓨터를 조종하는 연구를 통해 뇌파의 상태를 기록해 마우스 대신 마음으로 커서를 움직이고 클릭하는 데 성공한 것이다. 이러한 기술은 뇌파로 휠체어를 조정하고 가전제품을 작동시키는 등 다양한 시도로 이어지고 있다.

마음으로 세상을 움직인다

뇌파 관련 기술과 산업은 아직은 초보적인 단계에 있다. 정확히 어떠한 뇌파 훈련이 우리의 전반적인 능력을 향상시킬지, 두뇌가 내는 전기적 신호의 평균값인 뇌파에서 어떻게 ‘생각’과 ‘의도’를 분리해낼지 좀 더 연구가 진행되어야만 한다.

의식과 교육에 대한 뇌연구, 뇌파에서 원치 않는 잡음을 분리하는 기술도 계속 발표되고 있지만 대충 뇌의 상태를 짐작하는 수준에 그치고 있기 때문이다.

그러나 기본적인 연구는 완성되어 있어 마우스와 키보드를 뇌파가 대체하고, 방 안의 스위치를 켜는 것부터 운전까지 생각만으로 할 수 있는 날이 머지않은 것 같다. 생각만으로 물건을 움직이고, 말하지 않아도 의사소통할 수 있는 세상이 21세기 뇌과학의 힘으로 열리고 있다.

글·브레인 편집부

출처 : http://www.brainmedia.co.kr/brainWorldMedia/ContentView.aspx?contIdx=12179