소식

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편집자: 장첸

neuralink의 blindsight에는 여전히 극복해야 할 몇 가지 근본적인 문제가 있습니다.

"만지기만 해도 너무나 큰 행복을 느낄 수 있으니, 볼 수 있다면 얼마나 더 아름다운 것을 찾을 수 있을까!" 『사흘의 빛을 주면』의 저자 헬렌 켈러는 이런 문장을 썼습니다.

많은 과학 연구 방향 중 시각 장애인의 시력 회복은 도전과 희망으로 가득 찬 분야입니다. 이제 musk의 neuralink 뇌-컴퓨터 인터페이스 회사가 이 문제에 도전하고 있습니다. 게다가, 그들이 개발하고 있는 새로운 장치인 blindsight는 최근 미국 식품의약국(fda)으로부터 "획기적 장치" 지정을 받았습니다.

뉴스를 전달하면서 머스크는 시각 피질이 온전한 한 이 장치가 눈과 시신경을 잃은 사람들의 시력을 회복할 수 있다고 주장했습니다. 여기에는 태어날 때부터 맹인이었던 사람들도 포함됩니다.

그러나 머스크는 또한 이 장치가 처음에는 atari 게임 그래픽과 유사하게 낮은 시각적 해상도를 제공할 것이라고 경고했습니다.

그러나 결국에는 "조르디 라 포지(geordi la forge)처럼 적외선, 자외선, 심지어 레이더 파장까지 볼 수 있어 자연 시력보다 잠재적으로 더 나을 수 있습니다."

조르디 라 포지(geordi la forge)는 영화 스타트렉의 등장인물이다. 캐릭터에는 visor라는 전자 눈가리개 같은 장치가 장착되어 있습니다. visor를 처음 착용했을 때 매우 불편함을 느꼈지만 visor를 사용하면 사람들의 심박수와 체온을 볼 수 있고 심지어 거짓말을 하는 사람도 감지할 수 있었습니다.

머스크는 지난 3월 트윗에서 블라인드사이트 임플란트가 이미 원숭이에게 효과가 있었다고 언급했습니다.

머스크의 게시물은 상당한 파문을 불러일으켰습니다. 결국, 얼마 전 neuralink는 두 번째 마비 환자에게 뇌 컴퓨터 장치를 이식하여 그들이 생각으로 cs를 플레이하고 cad를 그릴 수 있도록 도왔습니다(machine heart 보고서 "musk neuralink subjects play cs 참조). 여전히 cad를 그릴 수 있습니까? , 기계적인 발전은 아직 멀었나요 》). 이러한 성과는 머스크가 자신이 제시한 비전을 실현할 수 있다는 자신감을 사람들에게 심어줍니다.

어떤 사람들은 blindsight가 제공하는 시력이 실제로 자연 시력보다 더 강력하다면 많은 사람들이 고의로 눈을 멀게 하고 이 장치로 대체할 것이라고 상상하기 시작했습니다.

현 상황으로 볼 때 이런 상상은 확실히 시기상조다.

앞서 언급한 fda 혁신기기 프로그램은 제조사가 자발적으로 신청할 수 있는 프로그램이다. 승인되면 제조업체는 시판 전 검토 단계에서 발생하는 문제를 효과적으로 해결하기 위해 여러 가지 프로그램 옵션을 통해 fda 전문가와 상호 작용할 수 있는 기회를 갖게 됩니다. 또한 이 지정을 통해 피지명인은 fda로부터 우선 검토 권한을 얻을 수 있습니다.

2023년에는 145개의 의료기기가 동일한 혁신적 지정을 받았으며, 프로그램이 시작된 2015년 이후 약 1,000개의 의료기기가 승인되었습니다.

neuralink의 blindsight는 수십 년 동안 사용되어 온 기술의 새로운 반복입니다. 이 기술은 일부 시각 장애인의 매우 제한된 시력을 실험적으로 복원하는 데 사용됩니다. 미세 전극 배열은 시각 피질에 내장되어 있으며 카메라에서 포착한 패턴으로 그곳의 뉴런을 자극합니다. 어떤 면에서 그것은 정말 간단하고, 한 번도 본 적이 없는 사람들에게 시각적 현상을 만들어낼 수 있습니다.

하지만 이 장치가 시각 장애인의 시각을 가능하게 할 것이라고 말하기에는 아직 이르다.

오랜 문제는 어레이의 전극 밀도가 너무 낮아서 수십 개에 불과하다는 것입니다. 이는 피험자가 "보는" 것이 실제로는 뚜렷한 패턴 없이 반짝이는 몇 개의 별과 비슷하다는 것을 의미합니다. 구멍이 뚫리고 자극되는 대뇌 피질은 본질적으로 무작위입니다.

neuralink의 발전은 이 분야에서 매우 환영받으며 전극 밀도를 높이고 있습니다. 그러나 이 접근 방식에도 동일한 근본적인 결함이 있습니다.

워싱턴 대학의 두 신경과학 교수인 이온 파인(ione fine)과 제프리 보인턴(geoffrey boynton)이 작성한 기사는 머스크의 진술이 뇌의 뉴런이 화면의 픽셀처럼 시각적 정보를 처리할 수 있다는 잘못된 가정에 기초하고 있다고 지적했습니다. 엔지니어들은 종종 "더 많은 픽셀이 더 나은 시력과 같다"고 믿습니다. 이는 모니터와 휴대폰 화면에서는 사실일 수 있지만 뇌에서는 그렇지 않을 수 있습니다.

이 질문을 탐구하기 위해 그들은 초고해상도 피질 임플란트가 제공할 수 있는 시각적 경험을 시뮬레이션하는 인간 시각의 계산 모델을 만드는 새로운 연구를 수행했습니다. 그들은 고양이의 선명한 45,000픽셀 비디오에서도 45,000개의 피질 전극(각각의 전극은 뉴런을 자극함)을 시뮬레이션하여 생성했을 때 고양이의 이미지는 여전히 식별할 수 있지만 장면의 세부 사항 중 많은 부분이 손실된다는 것을 발견했습니다.

이렇게 흐려지는 이유는 인간의 시각 피질에 있는 뉴런이 화면의 픽셀과 같은 작은 점을 나타내지 않기 때문입니다. 대신, 각 뉴런에는 특정 수용 필드가 있는데, 이는 해당 뉴런이 반응하기 위해 시각적 자극이 가져야 하는 위치와 패턴입니다. 단일 뉴런에 전기 자극을 가하면 수용 영역에 따라 흐릿한 얼룩이 생성됩니다. 단일 뉴런을 자극하는 가장 작은 전극조차도 흐릿한 얼룩을 생성합니다.

밤하늘에 별을 볼 때 공간의 각 지점이 수용 필드가 겹치는 수천 개의 뉴런으로 표시된다고 상상해 보세요. 별과 같은 작은 빛의 점은 이 모든 뉴런에서 복잡한 패턴의 반응을 생성합니다.

피질 자극을 통해 별을 보는 시각적 경험을 생성하려면 자연 시력에서 생성되는 것과 유사한 신경 반응 패턴을 복제해야 합니다. 분명히 이를 위해서는 수천 개의 전극이 필요합니다. 그러나 동시에 각 뉴런의 수용 영역을 알아야 하는 올바른 뉴런 반응 패턴을 복제해야 합니다. 연구진의 시뮬레이션에 따르면 단순히 각 뉴런의 수용 필드가 공간 내 어디에 있는지 아는 것만으로는 충분하지 않습니다. 각 수용 필드의 방향과 크기를 모르면 별은 흐릿한 덩어리가 됩니다.

따라서 하나의 밝은 픽셀인 별조차도 시각 피질에서 매우 복잡한 신경 반응을 생성합니다. 자연스러운 시력을 정확하게 재현하려면 얼마나 복잡한 피질 자극 패턴이 필요한지 상상해 보십시오.

일부 과학자들은 전극의 올바른 조합을 자극함으로써 자연스러운 시력이 생성될 수 있다고 제안했습니다. 불행하게도 아직까지 특정 시각 장애인 환자의 각 뉴런의 수용 영역을 결정하는 합리적인 방법을 제안한 사람은 없습니다. 이 정보가 없으면 별을 볼 수 없습니다. 전극이 아무리 많아도 피질 임플란트가 제공하는 시각적 경험은 여전히 ​​거칠고 불완전합니다.

neuralink는 더 좋고 밀도가 높은 미세 전극 배열을 개발한 것으로 보이며 거부반응이나 뇌 손상 가능성을 줄이는 더 효과적이고 위험이 낮은 이식 방법을 발견했을 수도 있습니다. 그러나 위에서 언급했듯이 이것만으로는 충분하지 않습니다.

게다가 태어날 때부터 시각 장애인인 사람들은 눈을 통해 볼 수 있는 생물학적 능력이 발달하지 않았습니다. 이는 시각 피질이 세포 수준의 시각 작업에 최적화되어 있지만 시력이 있는 사람이 이해할 수 있는 시각적 개념을 구축하는 신경 경로가 존재하지 않는다는 것을 의미합니다. 머스크의 주장은 오해의 소지가 있을 수 있다.

뉴럴링크의 블라인드사이트(blindsight) 기술이 좋지 않다거나 효과적이지 않을 것이라는 말은 아니지만 객관적으로 어려움이 존재하며 시력 회복은 단순히 공학적 문제가 아니다.

머스크가 말한 모든 것이 하루빨리 실현되기를 진심으로 바랍니다.

참조 링크:

https://techcrunch.com/2024/09/17/neuralinks-breakthrough-device-clearance-from-fda-does-not-mean-they-have-cured-blindness/

https://www.psypost.org/brain-implants-to-restore-sight-like-neuralinks-blindsight-face-a-fundamental-problem/