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Nikkei Monozukuri_2022.4 리포트 (p42~43)

마음대로 조작할 수 있는 '제6의 손가락'
덴쓰대학 등이 인공손가락의 ‘신체화’ 확인

덴쓰대학(電気通信大学)과 프랑스국립과학연구센터는 새끼손가락 바깥쪽에 인공으로 된 '제6의 손가락(Sixth finger)'을 장착해 전완근에 힘을 주는 정도에 따라 구동시키는 것에 성공했다. 이때 인공 손가락을 장착하기 전과 비교해 피험자가 느끼는 새끼 손가락 위치 인식이 모호해지는 등, 감각이 변화하는 ‘신체화’가 발생하는 것을 확인. 로봇 등을 인간의 몸에 장착하여 신체 기능을 확장할 수 있는 가능성을 제시했다.

이번 새로운 기술의 특징은 몸의 움직임을 수반하지 않는 근육 활동을 통해 인공손가락을 움직이는 것에 있다. 기존의 신체 확장 관련 기술들은 모두 몸의 다른 움직임에 연동되는 구조였다. 즉, 인공손가락을 움직이고 싶지 않을 때에는 다리도 움직일 수 없게 되는 등, 몸의 움직임이 제한된다. 하지만 이번에 개발한 기술은 몸에 추가한 부위를 움직이는 데 있어 기존의 몸의 기능이 제한되지 않는다.

인공손가락 조작에는 팔의 4개 근육(요측수근굴근, 척측수근굴근, 요측수근신근, 총지신근)에 부착한 센서를 통해 얻은 전기신호를 사용한다. 이 전기신호는 손가락의 움직임에 따라 각각 정해진 패턴을 나타낸다.

이때 자신의 손가락을 움직였을 때와는 다른 특정 신호 패턴을 얻었을 때에 인공손가락이 움직이도록 했다. 구체적으로는, 팔과 손을 움직이지 않고 팔에 힘을 주었을 때 인공손가락이 구부러지도록 설정했다.

-- 세계 최초로 확인한 인공 손가락의 ‘신체화’된 모습 --
실증실험에서는 피험자 전원이 1시간 정도의 연습으로 인공손가락을 마음대로 움직일 수 있게 되었다. 또한 덴쓰대학 등은 인공손가락을 자신의 몸의 일부라고 느끼는 ‘신체화’에 관한 조사를 진행했다.

장애물이 있는 곳에서의 손의 움직임을 관찰하는 '장애물 회피 실험'과 손이 보이지 않는 상태에서 움직인 손의 위치를 보는 '위치 동정(同定) 실험'을 통해 인공 손가락의 장착 전후에 나타나는 행동의 변화를 조사. 이후 '마음대로 움직일 수 있었는가' 등 인식이나 감각에 관한 질문 조사를 실시했다.

그 결과, 피험자의 인공 손가락에 대한 인식 및 감각과 위치 동정 실험에서 관찰된 행동의 변화에는 강한 상관관계가 인정되었다. 구체적으로는 ‘인공 손가락이 자신의 몸의 일부라고 강하게 느낀다’라고 대답한 피험자들이 지시 받은 장소를 새끼 손가락으로 만졌을 때의 어긋남의 편차가 컸다.

다시 말해 새끼 손가락 위치 인식이 모호해진 것이다. 덴츠대학 대학원 정보이공학연구과 미야와키(宮脇) 교수는 “피험자들의 느낌 변화에 따라 행동도 바뀐 것은 신체화에 성공했다는 증거이다”라고 설명했다.

미야와키 교수는 "팔이나 손가락이 없는 것은 장애로 취급되었고 '정상이 아니다'라고 안이하게 구분되어 왔다. 하지만 이 기술을 통해 몸을 자유롭게 디자인할 수 있게 된다면 손가락 수는 개인의 개성이나 선택이 될 수 있다. 이번 기술이 보급된다면 장애나 ‘정상’에 대한 사고방식이 바뀌게 될 것이고, 그러한 세계는 가치가 있다고 말할 수 있을 것이다“라고 말했다.

뇌는 신체 여러 부위의 지도가 그려져 있는 것처럼 위치에 따라 담당이 결정된다. 예를 들어, 엄지손가락을 움직일 때에는 엄지손가락을 담당하는 장소가 활동한다. 미야와키 교수는 “새로운 손이나 손가락이 추가되었을 때 뇌 지도의 형태가 바뀌는지, 형태는 바뀌지 않고 활동하는 장소의 조합으로 움직이는지 등, 뇌가 어떻게 순응하는지에 대해 알고 싶다”고 향후 연구의 전망에 대해 말했다.

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