고양이의 눈으로 보기

[산사랑]

http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/471786.stm

과학/기술 (Sci/Tech)

고양이의 눈으로 보기
흐릿하지만 알아볼 수 있다

BBC 뉴스 온라인 과학 편집자 David Whitehouse

이것은 다른 생물의 눈으로 세상을 보는 것이 어떤 느낌인지 탐구한 놀라운 실험에서 나온 최초의 이미지들이다.

지난주 BBC 뉴스 온라인이 보도했듯이, 미국 과학자 팀은 고양이의 뇌에 컴퓨터를 연결하여 그 동물이 보고 있는 것을 영상으로 만들어냈다.

연구진은 시각 정보를 받는 뇌 영역인 시상(thalamus)의 신경 세포 전기 활동을 기록함으로써 이러한 형태를 볼 수 있었다. 이 연구는 University of California at Berkeley 연구진에 의해 수행되었다.

연구팀은 자극된 세포에서 나오는 신호를 시각 이미지로 변환하기 위해 “선형 디코딩 기법(linear decoding technique)”을 사용했다.

UC 버클리 신경생물학 조교수인 Yang Dan, Fei Li, 그리고 현재 하버드대학교 생체공학 조교수인 Garrett Stanley는 총 11번의 실험을 수행했다.

그들은 고양이의 시야에서 밝기와 어둠에 반응하는 177개의 뇌세포 출력을 기록했다.

[이미지: 숲 장면을 본 고양이의 시야]
고양이의 시야로 본 숲 장면

이 177개의 세포는 총 6.4도 × 6.4도의 시야에 반응했다. 뇌세포가 자극됨에 따라 고양이가 본 이미지가 재구성되었다.

첫 번째 예시는 얼굴이다. 재구성된 이미지는 다소 흐릿하지만 원래 장면의 형태를 분명히 알아볼 수 있다. 더 많은 세포의 전기 신호를 측정한다면 더 선명한 이미지를 얻을 수도 있을 것이다.

고양이의 뇌에서도 인간과 마찬가지로 시상에서 온 신호는 뇌의 더 높은 영역에서 추가적인 처리 과정을 거쳐 이미지의 품질이 향상된다.

이러한 이미지 향상이 이루어지기 전 단계의 뇌 영역에서 이미지를 추출하면, 실제 고양이가 보는 것보다 품질이 낮은 이미지가 된다.

다른 두 예시는 숲 장면을 보여주며, 나무 줄기가 가장 두드러진 대상이다.

연구진은 뇌에 직접 접근하여 시각 이미지를 추출함으로써 “뇌 인터페이스(brain interface)”를 만들어냈다. 이는 언젠가 생각만으로 인공 장기나 기계를 제어할 수 있게 해줄 가능성이 있다. 또한 시간이 지나면 한 사람이 보는 것을 기록해 다른 사람에게 실시간 또는 나중에 재생하는 것도 가능해질 것으로 예상된다.

Sci/Tech

Looking through cats' eyes

Fuzzy but recognisable

By BBC News Online Science Editor Dr David Whitehouse

These are the first pictures from an extraordinary experiment which has probed what it is like to look through the eyes of another creature.

As reported on BBC News Online last week, a team of US scientists have wired a computer to a cat's brain and created videos of what the animal was seeing.

By recording the electrical activity of nerve cells in the thalamus, a region of the brain that receives signals from the eyes, researchers from the University of California at Berkeley were able to view these shapes.

The team used what they describe as a "linear decoding technique" to convert the signals from the stimulated cells into visual images.

Dr Yang Dan, Assistant Professor of Neurobiology at UC Berkeley, Fei Li and Garrett Stanley, now Assistant Professor of Biomedical Engineering at Harvard University conducted 11 experiments.

They recorded the output from 177 brain cells that responded to light and dark in the cat's field of view.

A cat's-eye view of a woodland scene

In total, the 177 cells were sensitive to a field of view of 6.4 by 6.4 degrees. As the brain cells were stimulated, an image of what the cat saw was reconstructed.

The first example is a face. Although the reconstructed image is rather fuzzy, it is clearly recognisable as a version of the original scene. It is possible that a clearer image could be obtained by sampling the electrical output of more cells.

In the cat's brain, as in ours, the signals from the thalamus cells undergo considerable signal processing in the higher regions of the brain that improve the quality of the image that is perceived.

Taking an image from a region of the brain before this image enhancement has taken place will result in a poorer image than the cat is able to see.

The other two examples show two woodland scenes, with tree trunks being the most prominent objects.

By being able to tap directly into the brain and extract a visual image the researchers have produced a "brain interface" that may one day allow the control of artificial organs and indeed machines by thought alone. It is also conceivable that, given time, it will be possible to record what one person sees and "play it back" to someone else either as it is happening or at a later date.

A clearer image could be obtained by sampling more cells