일본산업뉴스요약

뇌활동 계측기, 노이즈에 강하게
가나자와공대, 인공 내이의 기능 향상

가나자와공업대학의 우에하라(上原) 교수 연구팀은 뇌의 활동을 계측하는 ‘뇌자계 (腦磁計)’ 성능을 높이는 요소 기술을 개발했다. 자기장의 강약을 근거로 뇌의 부위 별 활동을 조사하는 뇌자계는 지금까지 보청기 등의 전자기기를 장착한 상태에서는 사용할 수 없었다. 새로운 방법은 전자기기의 노이즈를 줄여 기기를 장착한 상태에서도 바르게 계측할 수 있다. 청각장애를 갖고 있는 사람이 사용하는 인공 내이의 성능 평가 등에 사용할 수 있을 것으로 보고, 청각 연구를 왕성하게 추진하고 있는 호주의 맥쿼리대학과 공동으로 조기 실용화를 목표한다.

뇌 내에는 신경회로의 활동으로 끊임없이 전기 신호가 흐르고 있다. 뇌자계는 이 전기 신호로 인해 발생하는 미약한 자기장의 변화를 복수의 센서로 포착한다. 센서의 측정치를 바탕으로 전기 신호가 발생한 장소를 특정함으로써 뇌 활동을 부위 별로 알 수 있다.

뇌 활동을 조사하는 방법에는 그 외에도 뇌 내의 혈류 변화를 조사하는 fMRI(기능적 자기공명영상장치)나 전기 신호의 강약을 조사하는 뇌파계가 있다. 뇌자계는 장치가 비싸지만 다른 방법과 비교해 해상도가 높아 세세한 시간 변화를 포착할 수 있다. 그러나 보청기나 내장형 인공 내이 등의 전자기기를 장착하고 있으면, 이들 전자기기의 영향이 뇌 활동에 의한 자기장에 미쳐, 정확한 측정을 하지 못하는 과제가 있었다.

연구팀은 자기장의 강약을 포착하는 센서 내의 코일 구조를 변경해, 센서에서 특정 거리에 있는 자기장의 신호만을 무효화하는 센서를 개발했다. 노이즈의 발생 원이 되는 전자기기와 센서의 거리를 조절함으로써 전자기기에서 발생하는 자기장만을 무효화해서 뇌 활동에 의한 자기장만을 추출할 수 있다. 역으로 뇌의 자기장을 무효화해서 전자기기 유래의 자기장만을 계측할 수 있는 다른 특성의 센서도 준비. 이들 2종류의 센서를 조합해 계측하면, 나중에 컴퓨터 상에서 뇌의 자기장에서 노이즈의 영향을 제거할 수 있기 때문에 데이터의 정밀도가 높아진다.

실제로 피실험자의 한쪽 귀에 인공 내이를 모방한 자석을 장착시켜 정확하게 뇌 활동을 측정할 수 있을지 여부를 실험했다. 청각을 관장하는 뇌 내의 부위가 벨 소리에 반응하는 모습을 측정할 수 있는지 시험해 본 결과, 20곳에 장착한 2종류의 신형 센서를 사용해 외부의 소리에 뇌가 반응하는 모습을 정확하게 포착할 수 있다.

앞으로는 호주의 맥쿼리대학과 공동으로 성인에게 인공 내이를 장착시켜 계측 실험을 실시한다. 본인의 신고에 근거해 측정할 수밖에 없는 인공 내이의 성능을 객관적으로 측정할 수 있게 되면 인공 내이의 기능이 향상될 것이다. 또한 청각 장애를 가진 유아가 귀와 뇌 내의 언어처리 중에 어느 쪽에 문제가 있는가를 조사하는 진단 수단도 된다. 우에하라 교수는 “우선은 성인부터 응용을 시작하고 잘 진행되면 아이에게까지 응용을 확대하고 싶다”라고 말한다.

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