출처: https://www.engadget.com/2017/05/27/mind-controlled-ipsihand-stroke-rehab/

A team of scientists from the Washington University School of Medicine in St. Louis have proven that the mind-controlled device they developed can help stroke survivors regain control of their hands. Stroke typically causes paralysis on one side of the body, leaving patients nearly or completely unable to move some of their limbs. They can regain some voluntary movements after years of therapy, but the team's device called Ipsihand could help make their rehabilitation go faster. For their study, the researchers asked 13 people who had a stroke six months or more in the past to wear the bionic hand and a cap with electrodes on their head.

워싱턴대학교 의학전문대 연구팀이 뇌-기계 인터페이스를 사용하여 뇌졸중 환자들의 손 운동능력을 회복시키는데 성공했다. 일반적으로 뇌졸중은 몸의 한 쪽을 마비시켜 사지를 완전히 또는 부분적으로 마비시킨다. 몇 년에 걸쳐 치료를 받으면 어느 정도 운동능력을 회복할 수 있지만, 연구팀이 이번에 개발한 장치 Ipsihand는 이러한 회복 속도를 더욱 빠르게 만든다. 이번 연구에서 연구팀은 6개월 이전에 뇌졸중을 겪은 환자 13명에게 인공손을 장착하고 전극이 내장된 모자를 머리에 씌웠다.

The cap picks up on the user's intention to open or close the paralyzed hand, the computer it's attached to amplifies those signals and the Ipsihand follows those commands. So, how does the technology work? It's based on what David Bundy, the lead author of the team's paper published in the journal Stroke, discovered a decade ago. See, the parts of the brain that control movements are located on the other side of the limbs you want to move. If, say, you want to close your left hand, it's the right part of your brain that does the work. That also means that a stroke survivor who can't control his left arm and leg sustained damage on the the right side of his brain.

전극이 내장된 모자는 사용자가 마비된 손을 움직이려 할 때 발생하는 뇌신호를 기록하고 컴퓨터로 이를 증폭하여 Ipsihand가 사용자 지시에 따라 움직이도록 만든다. 해당 기술의 작동원리는 연구팀이 10년 전에 Stroke지에 게재한 논문의 수석저자 데이비드 번디가 발견한 사실에 기반한다. 특정 사지의 운동을 제어하는 뇌 부분은 해당 사지의 반대쪽에 위치하고 있다. 만일 당신이 왼쪽 손을 움직이려 한다면 당신 뇌의 오른쪽 부분이 작동해야 한다는 것이다. 따라서 왼쪽 손과 다리를 움직일 수 없는 뇌졸중 환자의 경우 해당 환자 뇌의 오른쪽이 손상되었음을 알 수 있다.

Bundy and neurosurgery professor Eric Leuthardt, however, found out that the electric signals that indicate movement first appear on the side of the limb you want to move. Those signals are responsible for activating the other side of your brain, which causes the actual movement. In stroke patients, the initial signals get lost in the ether, since the part it's trying to activate doesn't work anymore. That's where Ipsihand comes in.

하지만 데이비드 번디와 신경외과 교수 에릭 루사트는 운동을 발생시키는 전기신호가 움직이려 하는 사지와 똑같은 쪽의 뇌 부분에서 먼저 발생한다는 사실을 발견했다. 해당 전기신호가 반대쪽의 뇌 부분을 활성화시켜 사지의 움직임을 야기하는 것이다. 뇌졸중 환자의 경우에는 이러한 신호전달이 불가능한데, 왜냐하면 전기신호로 활성이 되어야 할 반대쪽의 뇌 부분이 더 이상 작동하지 않기 때문이다. 바로 여기서 Ipsihand가 도움을 준다.

Out of 13 subjects, 10 were able to finish 12 weeks of testing, picking up blocks and building towers, fitting tubes around smaller tubes and moving their hands to their mouths. Their scores improved by an average of 6.2 points on a 57-point scale. It doesn't sound like much, but as Leuthardt said, it could be "the difference between being unable to put on their pants by themselves and being able to do so."

총 13명의 실험대상자 중에서 10명이 12주에 걸친 훈련과정을 마치고 블럭을 집어 탑을 쌓거나, 관을 더 작은 관에 끼우거나, 손을 입에 가져다 댈 수 있을 있을 정도로 호전이 되었다. 57점이 만점인 운동능력 평가기준에서 평균 6.2점이 올랐다. 이는 그렇게 큰 회복이 아닌 것처럼 여겨질 수 있으나 에릭 루사트는 "팬티를 스스로 입을 수 없는 것과 스스로 입을 수 있는 것의 차이라고 할 수 있습니다"라고 말했다.

During those tests, the team found that patients improved based on how well the system read the signals from their brains. The more the researchers improve its capability to pick up signals, the better Ipsihand will be at helping survivors move their hands again.

실험을 진행하는 과정에서 연구팀은 환자들의 운동능력이 회복되는 정도가 Ipsihand 시스템이 뇌파를 얼마나 잘 인식하는지에 따라 좌우된다는 것을 발견했다. 연구팀이 앞으로 해당 시스템의 뇌파 인식 능력을 개선할수록 뇌졸중 환자들의 손 운동능력을 회복하는데 더 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.