뇌 속 ‘정보 흐르는 길’ 찾았다…뇌질환 진단 새 기준 제시 작성일 09-02 12 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- 성균관대·IBS, 뇌 신호 출발지·도착지 추적 ‘iEC’ 기술 개발<br>- 기존 알고리즘 9종 결합, 대뇌피질 전체 ‘신호 흐름 지도’ 복원</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="QYjsTiB31V"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ad9a04408741d1b3d7ed2524f6101542c32d3623bec19cfaa77f401af7d41553" dmcf-pid="xGAOynb0t2" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="홍석준 성균관대학교 바이오메이컬공학과 교수.[성균관대 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/02/ned/20260902120221952cjtc.jpg" data-org-width="410" dmcf-mid="6Rrjm6FYG4" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/02/ned/20260902120221952cjtc.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 홍석준 성균관대학교 바이오메이컬공학과 교수.[성균관대 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="d44fe939d9cff222a85b70c894048782418ce9ecfaf5ae5e30a7403e61766a24" dmcf-pid="yeU2x5rNY9" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 사람의 뇌에서 신호가 이동하는 방향과 위계 구조를 추적할 수 있는 기술을 개발했다. 조현병과 우울증, 만성 통증 등 뇌 질환을 진단하고 맞춤형 치료법을 개발하는 새로운 기준이 될 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="ea38c883e9c541f849250c201eaa75ecccb2afe08cd3dbdbf77f5de82f538af5" dmcf-pid="WduVM1mj5K" dmcf-ptype="general">한국연구재단은 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과·기초과학연구원(IBS) 뇌과학이미징연구단 홍석준·우충완 교수 공동 연구팀이 인간 대뇌피질 전반의 방향성 신호 흐름과 위계 구조를 규명했다고 2일 밝혔다.</p> <p contents-hash="58c7cc6c23d26fd954941e272d013d7a56cca33c6f14f869e6b41c3604db319b" dmcf-pid="YJ7fRtsAGb" dmcf-ptype="general">인간의 뇌는 외부에서 들어오는 감각 정보를 상위 영역으로 전달하는 ‘상향식’ 흐름과 과거 경험·기억을 토대로 예측 신호를 하위 영역으로 보내는 ‘하향식’ 흐름이 교차하는 복잡한 위계 구조를 갖고 있다.</p> <p contents-hash="ef9353573e8b349200e92ca640b3be7c29344c9e45d98e667b6671ee169b90bd" dmcf-pid="Giz4eFOc1B" dmcf-ptype="general">하지만 기존 기능적 자기공명영상(fMRI) 연구는 주로 뇌의 어느 영역들이 동시에 활성화되는지를 분석하는 ‘기능적 연결성’에 의존했다. 뇌 영역 사이의 연결 여부는 알 수 있지만 신호가 어디에서 출발해 어디로 이동하는지 방향을 정확하게 파악하기는 어려웠다.</p> <p contents-hash="e9044a2cf304a74a44048f0747f102b24cc8b98db9717b081b389f08b0b65f7d" dmcf-pid="H857VyjJYq" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 해결하기 위해 기존 유효연결성 분석 알고리즘 9종의 장점을 결합한 ‘통합 유효연결성(iEC)’ 기술을 개발했다. 유효연결성은 단순한 동시 활성화 관계를 넘어 한 뇌 영역이 다른 영역에 미치는 영향과 신호 흐름의 방향을 추론하는 분석 방식이다.</p> <p contents-hash="00a44fb8badd304f1f91d687c100c228b9a45ba9bb0ab2844de5b6a6b3a4d1d6" dmcf-pid="X61zfWAiHz" dmcf-ptype="general">연구팀은 베이지안 최적화 기법을 활용해 서로 다른 알고리즘을 결합했다. 원숭이의 실제 신경 데이터와 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 검증한 결과, 기존 최고 성능의 단일 알고리즘보다 높은 정확도를 나타냈다.</p> <p contents-hash="850d12ff5ff552bc5f3c4dcf0201c942a7a5ad7e1b1c4eae431faa92cd69c00c" dmcf-pid="ZPtq4YcnX7" dmcf-ptype="general">특히 iEC를 사람의 뇌 영상 빅데이터에 적용해 대뇌피질 전체의 ‘신호 흐름 지도’를 최초로 복원했다.</p> <p contents-hash="508db13d5d259d14eeeeb979941a81180ca8d52de7535845df7ceec5e0339ada" dmcf-pid="5QFB8GkL1u" dmcf-ptype="general">분석 결과 뇌의 정보 흐름은 피라미드 형태의 뚜렷한 위계 구조를 보였다. 외부 정보를 받아들이는 감각처리 영역이 가장 아래에 위치하고 복잡한 정보를 통합하는 영역이 중간층, 신체 내부 상태와 감정을 조절하는 부변연계 영역이 최상층에 자리했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c13a5548d807edb940c0842410d5f8600a683ef634fd9c35262a49b516c6c14e" dmcf-pid="1x3b6HEo1U" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="인지 상태에 따른 대뇌피질 기능적 위계의 역동적 재편.[성균관대 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/02/ned/20260902120222122tbwa.png" data-org-width="1024" dmcf-mid="PTcLk2XS5f" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/02/ned/20260902120222122tbwa.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 인지 상태에 따른 대뇌피질 기능적 위계의 역동적 재편.[성균관대 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="4e9fe586535be3e5fe61da647d43e8e1d705c3198893d718c88d542974cd428e" dmcf-pid="tM0KPXDgtp" dmcf-ptype="general">뇌의 위계 구조가 고정돼 있지 않고 상태에 따라 역동적으로 변화한다는 사실도 확인했다.</p> <p contents-hash="1bf0d1c230125d83132197c11f6837016189d104ac2e54c3cedcfaff71c9262d" dmcf-pid="FRp9QZwa50" dmcf-ptype="general">영화를 감상할 때는 외부에서 들어오는 감각 신호가 강해지면서 영역 간 위계 차이가 줄어 구조가 평탄해졌다. 반면 만성 통증 상태에서는 부변연계 영역의 하향식 통제력이 강해지면서 위계 구조가 더욱 가팔라지는 것으로 나타났다.</p> <p contents-hash="1ac3ced85b3ba9aa76f454e6b3962078156248c1c1dc9141d230e616a2d2e8b7" dmcf-pid="3eU2x5rN13" dmcf-ptype="general">이번 기술은 오픈소스로 공개돼 전 세계의 다양한 뇌 영상 빅데이터 분석에도 활용할 수 있다. 연구진은 정상적인 뇌와 뇌 질환 환자의 신호 흐름을 비교하면 기존 뇌 영상 분석으로 포착하기 어려웠던 질환별 ‘신호 흐름 왜곡’을 새로운 바이오마커로 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.</p> <p contents-hash="4f643eba5afa2f1a96ea35ec1559f2b17c63007607972832c3401e2a841ce0cb" dmcf-pid="0duVM1mjGF" dmcf-ptype="general">홍석준 교수는 “이번 연구는 살아있는 사람의 뇌에서 근본적인 정보 처리 방식을 직접 확인하는 길을 연 것”이라며 “신호 흐름 왜곡이라는 지표를 통해 조현병, 우울증, 만성 통증 등 뇌 질환의 진단과 맞춤형 치료법 개발에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.</p> <p contents-hash="9fbb513a6e69a7106c3bd026314a1c9139b23b3fa7521e11c18cf2f00f289021" dmcf-pid="pJ7fRtsAYt" dmcf-ptype="general">과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)’에 1일 게재됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 9월 대한민국 과학기술인상에 최수석…'RGB' 없는 풀컬러 디스플레이 혁신 09-02 다음 엔비디아, 차세대 AI 기술 'DLSS 5' 발표… 'NBA 2K27' 첫 적용 09-02 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
