로봇 상대와 대결하면 탁구 선수의 두뇌가 고조됩니다.

전극이 달린 모자를 쓴 탁구 선수가 상대를 내려다보고 있다. 이것은 육과 피의 적이 아닙니다. 테이블 건너편의 로봇 금속 배럴이 몇 초마다 공을 발사합니다. 오늘 eNeuro에 발표된 연구에 따르면, 플레이어의 뇌는 인간 상대나 기계의 냉정하고 계산적인 기술에 맞서 싸울 때 다르게 반응합니다.

연구에는 참여하지 않았지만 LUNEX 대학의 신경과학자이자 스포츠 과학자인 Thorben Hülsdünker는 이번 연구가 실제 경쟁 환경에 뇌 영상을 적용했다고 말했습니다. "컴퓨터에서 작업을 수행하는 표준화된 실험실에서 얻은 결과를 법정 상황으로 옮길 수 있는지는 항상 의문스럽습니다."라고 그는 말합니다.

Hülsdünker와 같은 스포츠 과학자들은 오랫동안 뇌전도(EEG) 및 기타 뇌 영상 기술을 사용하여 엘리트 운동선수가 실험실에서 수행하는 동안 뇌 활동이 어떻게 변동하는지 연구해 왔습니다. 보다 자연스러운 환경에서 이러한 뇌 활동을 추적하기 위해 그들은 운동선수에게 뇌의 전기 펄스를 측정하는 EEG 캡과 휴대용 배낭 영상 장치를 장착했습니다. 과거에 연구자들이 격렬한 활동 중에 활동을 기록하기 위해 EEG 캡을 사용하려고 시도했을 때 움직임으로 인해 데이터에 많은 소음이 발생했습니다. 이 문제를 해결하기 위해 University of Florida(UF) 그룹은 일반적인 16, 32 또는 64개가 아닌 120개의 전극 밀도를 갖춘 EEG 캡을 개발했습니다. 추가로 120개의 전극은 데이터의 노이즈를 측정하므로 소음 제거 헤드폰처럼 실제 뇌 신호에서 제외됩니다.

“이것은 머리 속 작은 공간에 엄청나게 많은 전극이 있다는 것을 의미합니다.”라고 University of Florida의 신경과학자이자 이번 연구의 공동 저자인 Daniel Ferris는 말합니다.

연구진은 먼저 테니스 코트에서 캡을 테스트했지만 선수들의 갑작스러운 목과 몸 움직임으로 인해 정확한 기록을 얻기가 너무 어려웠습니다. 그래서 연구자들은 더 작은 버전인 탁구로 눈을 돌렸습니다. 연구의 공동 저자이자 University of Florida의 대학원생인 Amanda Studnicki는 캡을 씌운 상태에서 선수들은 로봇이나 공을 서빙하는 인간과 대결했다고 말했습니다.

어느 쪽이든, 플레이어가 서브를 받기 직전에 시각적 신호와 움직임을 계획하고 통합하는 영역에서 두뇌 활동이 급증했습니다. 인간의 적과 마주할 때 이러한 뉴런은 일반적으로 일제히 발사되는데, 이는 뇌가 유휴 상태에 있다는 신호입니다. 그러나 로봇 상대와 비교했을 때 플레이어의 두뇌 활동은 다르게 보였습니다. 즉, 두뇌 세포가 서로 다른 시간에 발사하는 등 덜 조화롭게 이루어졌습니다. 본질적으로, 더 이해하기 어려운 상대와 마주했을 때 뇌는 공이 언제 도착할지 알아내려고 계산과 예측을 하느라 바빴습니다. 이로 인해 기대와 관심이 더욱 높아졌습니다.

"공을 쏘는 기계를 가지고 놀 때 두뇌는 매우 다른 종류의 상태에 있습니다"라고 Ferris는 말합니다.

탁구 선수를 포함한 많은 엘리트 운동선수들은 이미 훈련에 기계를 사용하고 있습니다. 그러나 이 연구는 이러한 관행이 인간의 적과 맞서는 것을 완벽하게 모방하지 못할 수도 있음을 시사한다고 저자는 지적합니다. Ferris는 "당신이 수행해야 할 작업에 최대한 근접한 표현을 원합니다"라고 말합니다. "[로봇을 마주할 때] 이러한 많은 영역에서 두뇌 역학이 얼마나 다른지를 고려할 때, 나는 그것이 좋은 일치가 아니라고 생각합니다."

그럼에도 불구하고 Studnicki는 "로봇은 편리합니다. 반복을 많이 할 수 있기 때문에 여전히 가치가 있다고 생각합니다."라고 말합니다. 그러나 사람을 대상으로 한 훈련은 "로봇으로는 얻을 수 없는 더 많은 가변성"을 제공할 것입니다.

뇌가 로봇에 다르게 반응하는 이유는 아직 명확하지 않습니다. 저자는 기계의 신체 언어 부족이 다른 반응을 유발할 수 있다고 추측합니다.

스포츠 외에도 휴대용 모자는 건강한 사람이나 파킨슨병과 같은 운동 장애가 있는 사람들의 일상 생활에서 움직이는 동안 뇌 활동을 모니터링하는 데 사용될 수 있습니다. 그 사이 페리스는 탁구로 첫발을 내디딘 것을 기쁘게 생각한다. "[그것은] 좋은 테스트베드입니다. … 실제로 두뇌가 무엇을 하고 있는지 알아낼 수 있는지 테스트하는 방법입니다."