루게릭병이 목소리를 훔쳤고, AI가 그것을 되찾았다.
#1) 기사1: A.L.S. Stole His Voice. A.I. Retrieved It.
#2) 기사2: Text-to-speech brain implant restores ALS patient's voice
#참고1: https://www.als.org/understanding-als/what-is-als
#참고2: BCI 기술 https://www.nature.com/articles/s41586-023-06377-x
근위축성측색경화증(Amyotrophic Lateral Sclerosis A.L.S. 이하 루게릭병)은 근육을 무력하게 하고, 의식을 하나하나 잃게 만든다. 그중에서도 환자에 가장 큰 타격은 언어능력을 상실하는 것이다.
작년 7월, 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 의사들은 환자의 뇌에 전극을 외과적으로 이식하여 환자가 무슨 말을 하려는지 알아내려 했다. 환자 뇌의 바깥층에 아주 작은 바늘방석처럼 생긴 4개의 전극 배열을 넣었다. 각 배열의 64개 스파이크는 환자가 말할 때 입, 입술, 턱, 혀를 움직이는 뉴런에서 전기적 자극을 포착했다.
수술 3주 후, 과학자들은 환자의 거실에 모여서 컴퓨터가 환자의 말을 인식하도록 훈련시킨 후, 이식된 전극은 99.6%의 정확도로 50개의 단어로 구성된 어휘 중에서 환자가 말하려고 한 내용을 기록하기 시작했다. 이 장치는 환자의 질병을 우회하여 약해진 얼굴 근육을 이용하는 것이 아니라 환자가 말할 내용을 처음으로 지시하는 운동 피질 부분을 이용하는 것이다.
훈련 2일차 때 이 기계는 90%의 정확도로 125,000개의 단어의 사용 가능한 어휘를 탐색하고, 처음으로 환자가 직접 만든 문장을 생성했다. 이 기계는 놀랍게도 환자의 목소리와 비슷한 목소리로 말했습니다. 또한 임플란트 심하게 마비된 사람들에게도 도움이 될지는 아직 불분명하다. 이러한 모든 유용성에도 불구하고, 이 기술은 아직 ALS와 함께 살고 일하려는 데 따르는 엄청난 재정적 부담이 있다는 한계에 놓여있다.
ALS는 근위축성 측색경화증으로, 뇌와 척수의 신경 세포에 영향을 미치는 진행성 신경 퇴행성 질환이다. 운동 뉴런은 뇌에서 척수까지, 척수에서 몸 전체의 근육까지 뻗어 있다. ALS에서 운동 뉴런의 점진적인 퇴화는 결국 그들의 죽음으로 이어진다. ALS가 있을 때 영향을 받는 운동 신경은 자발적인 움직임과 근육 제어를 제공하는 운동 뉴런이다. 자발적인 움직임의 예로는 스마트폰을 잡으려고 노력하거나 연석에서 발을 내딛는 것이 있다. 이러한 동작은 팔과 다리의 근육에 의해 제어된다. ALS는 누구에게나, 어디에서나, 언제든지 영향을 미칠 수 있지만, 사례를 분류하는 데는 두 가지 방법이 있다. 첫 번째, 모든 사례의 약 90%는 질병에 대한 가족력이 없으며 ALS와 관련된 유전자 돌연변이의 존재도 알려져 있지 않는다. 두 번째, 5-10%는 질병의 알려진 가족력이 있다. 이를 종종 가족성 ALS라고 합니다. 가족성 ALS를 앓고 있는 가족의 경우, 각 자손이 유전자 돌연변이를 물려받아 이 질병에 걸릴 확률이 50%이다.
[ALS 환자의 목소리 복원 연구 결과 - BCI 사용 중심으로]
뇌·컴퓨터 인터페이스(BCI)를 사용한 연구 결과에 따르면 사용 둘째 날까지 환자는 125,000단어의 어휘를 사용하여 의사소통을 한다. 해독된 단어는 화면에 표시되고, ALS 이전의 목소리처럼 들리도록 설계된 텍스트 음성 변환 소프트웨어를 사용하여 음성으로 표현되고 있다. BCI는 음성 시도로 인한 신경 활동을 텍스트로 해독하여 마비 환자의 빠른 의사소통을 복원할 수 있다. 근위축성 측색경화증으로 인해 더 이상 알아들을 수 없는 연구 참가자는 50개 단어 어휘에서 9.1%의 단어 오류율을 달성했다. 참가자가 시도한 연설은 분당 62단어로 코딩되었는데, 이는 이전 기록보다 3.4배 빠른 속도이다.