전기 뿜으며 사는데 어떻게 주변 감지할까…전기물고기 '뇌' 비밀 작성일 09-03 38 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">전기 신호로 주변 탐색하는 아프리카 전기물고기 뇌 회로 분석</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="0JLuVBWIkL"> <p contents-hash="103c79aed860452c998e0939273ce2ffb871ea76cd35f97291f5296984d1c5c7" dmcf-pid="pio7fbYCkn" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=안희정 기자)<span>스스로 전기 신호를 내보내 주변을 탐색하는 전기물고기가 자신의 신호에 방해받지 않는 뇌 작동 원리가 밝혀졌다. 빠르게 학습하는 신경 연결과 천천히 학습하는 연결을 함께 사용해 자신이 만든 전기 신호는 걸러내고 외부에서 들어오는 새로운 신호를 구별하는 것으로 나타났다.</span></p> <p contents-hash="b5b4ce15ba8c9cf8b648e8b9e7a5504d10e2ce57c254772ff5ca15a34bcc00d7" dmcf-pid="Ungz4KGhAi" dmcf-ptype="general">2일(현지시간) 미국 컬럼비아대학교 주커먼연구소에 따르면 연구진은 아프리카에 서식하는 약전기어류 전기감각엽 내 신경세포 연결 구조를 분석해 이 같은 결과를 확인했다.</p> <p contents-hash="0819a40fe7a813b7616e6f3d637645ccaeeb22f591f60999e33f4cf1eb6253a9" dmcf-pid="uLaq89HlaJ" dmcf-ptype="general">약전기어류는 피부에 특수한 기관을 갖고 있어 주변의 전기장을 감지하는 동시에 스스로 약한 전기 신호를 발생시킨다. 이를 이용해 시야가 좋지 않은 물속에서 주변 환경과 먹이를 탐색하고 다른 개체와 의사소통한다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="aa72e3e2857e0a1c8a71c96663a476806c64e8650a18f30f545bc22b07f447b3" dmcf-pid="7RJ0K7vmNd" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="전기 신호로 주변을 감지하는 약전기어류의 뇌에서 잡음을 걸러내는 서로 다른 유형의 신경세포. (사진=Krista Perks/Sawtell lab/Columbia’s Zuckerman Institute)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/03/ZDNetKorea/20260903161153405azux.png" data-org-width="640" dmcf-mid="F3eFBUlwgg" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/03/ZDNetKorea/20260903161153405azux.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 전기 신호로 주변을 감지하는 약전기어류의 뇌에서 잡음을 걸러내는 서로 다른 유형의 신경세포. (사진=Krista Perks/Sawtell lab/Columbia’s Zuckerman Institute) </figcaption> </figure> <p contents-hash="672b7cf782cf5914ee14d51f640cfb9850b87691a9f3df2981f0371712b68de9" dmcf-pid="zeip9zTsAe" dmcf-ptype="general">문제는 자신이 내보낸 전기 신호다. 외부의 미세한 전기장을 감지해야 하는 상황에서 자신이 만든 신호가 계속 유입되면 주변에서 들어오는 신호를 구별하기 어려워질 수 있다. 연구진은 이를 자신이 소리를 지르면서 동시에 주변의 작은 소리를 들으려는 상황에 비유했다.</p> <p contents-hash="20bf2ed0ad0546a7dc4a9f351949a456ac0ea7e1484903592e142a2fbcc03b05" dmcf-pid="qdnU2qyOoR" dmcf-ptype="general">전기물고기의 뇌는 이를 해결하기 위해 자신이 만들어낼 감각 신호를 예측한 뒤 이를 상쇄한다. 이전 연구를 통해 이러한 기능 자체는 알려져 있었지만, 서로 다른 속도로 학습하는 신경세포들이 어떻게 협력해 정확한 예측과 신호 제거를 수행하는지는 명확하지 않았다.</p> <p contents-hash="2b98a7678ff3bb86c89dc5c1c48225e3f7c62d50c462db4ad103b614b098dffc" dmcf-pid="BJLuVBWIgM" dmcf-ptype="general">연구진은 전자현미경을 이용해 전기물고기의 전기감각엽에 있는 신경세포와 시냅스 연결을 초고해상도로 분석했다. 이를 생리학적 측정과 컴퓨터 모델링 결과와 결합해 신경회로가 자기 신호를 걸러내는 과정을 살폈다.</p> <p contents-hash="97724229c558dd39e8d779669fb3894704611b1d196040a4f8d35c4f7e35eef8" dmcf-pid="bio7fbYCkx" dmcf-ptype="general">그 결과 신경회로에서는 빠르게 변화하는 시냅스 가소성을 가진 세포와 천천히 변화하는 세포가 서로 짝을 이루는 구조가 확인됐다.</p> <p contents-hash="904590abf35356ec31780d71a5fbf4e029a5315f322e254835bed3228f735833" dmcf-pid="Kngz4KGhjQ" dmcf-ptype="general">빠르게 학습하는 신경 연결은 새로운 변화에 신속하게 적응할 수 있지만 무작위로 발생하는 불규칙한 잡음에도 영향을 받기 쉽다. 반면 천천히 학습하는 연결은 변화에 적응하는 속도는 느리지만 반복적으로 발생하는 신호를 보다 안정적으로 학습한다.</p> <p contents-hash="2396bf6719941f2df93efa4e52b6961ff1cda5396da4cb426c9317ba6ba8e9f6" dmcf-pid="9Laq89HlNP" dmcf-ptype="general">두 방식이 함께 작동하면서 각각의 단점을 보완한다는 게 연구진의 설명이다. 빠른 학습은 변화에 신속하게 대응하고 느린 학습은 안정성을 높여, 전기물고기가 지속적으로 발생시키는 자신의 전기 신호를 빠르고 정확하게 상쇄할 수 있도록 한다.</p> <p contents-hash="f4aabd3408e8e1b6244070248e469f546a926b2f9184e6120381430581e3e567" dmcf-pid="2oNB62XSg6" dmcf-ptype="general">연구진의 컴퓨터 모델에서도 여러 위치에서 일어나는 시냅스 가소성이 협력할 경우 각각이 독립적으로 작동할 때의 한계를 극복하고 빠르고 정확하면서도 잡음에 강한 신호 상쇄가 가능한 것으로 나타났다.</p> <p contents-hash="bd5b600b8edadc2885b78ca618ca01de5f380fa4302aabd00c4b338865c0649f" dmcf-pid="VgjbPVZvo8" dmcf-ptype="general">자신이 만들어낸 예측 가능한 신호가 제거되면 먹이나 다른 물고기 등 외부에서 발생한 전기 신호는 상대적으로 더 두드러지게 감지된다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4fa4d3beab0ff0d803b73c2ee8ec1c3bc77d1a8ac1cfcadfefc9dabfe3cf529b" dmcf-pid="faAKQf5Tc4" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="아프리카에 서식하는 약전기어류인 코끼리주둥이고기(Gnathonemus petersii). 이 물고기는 스스로 약한 전기 신호를 발생시켜 주변 환경을 탐색한다. (사진=Wikimedia Commons)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/03/ZDNetKorea/20260903161154670zcms.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="3Kd3buSrco" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/03/ZDNetKorea/20260903161154670zcms.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 아프리카에 서식하는 약전기어류인 코끼리주둥이고기(Gnathonemus petersii). 이 물고기는 스스로 약한 전기 신호를 발생시켜 주변 환경을 탐색한다. (사진=Wikimedia Commons) </figcaption> </figure> <p contents-hash="540afa2b16155bf479299677da750dd563052ab086b678f90ca99d13a6488fcf" dmcf-pid="4Nc9x41yaf" dmcf-ptype="general">연구진은 이번 결과가 인공지능(AI)의 '지속학습(continual learning)' 연구에도 아이디어를 제공할 가능성이 있다고 봤다.</p> <p contents-hash="e9e36caa95baab86301f70e2747a656a6774117de5ab13712831fe16dfee738e" dmcf-pid="8jk2M8tWgV" dmcf-ptype="general">AI 모델은 새로운 정보를 계속 학습하는 과정에서 이전에 학습한 정보를 잊어버리는 이른바 '파국적 망각(catastrophic forgetting)' 현상을 겪을 수 있다. 반면 생물의 뇌는 변화하는 환경에서 새로운 정보를 계속 받아들이면서 기존에 학습한 정보도 비교적 안정적으로 유지한다.</p> <p contents-hash="0d5e992700ebe967c35b01fd9d98a2c3d9b1084df21fdc17efd0b2617003191c" dmcf-pid="6AEVR6FYc2" dmcf-ptype="general">이번 연구가 AI의 파국적 망각 문제를 직접 해결한 것은 아니다. 연구진은 빠른 학습과 느린 학습을 함께 사용하는 생물학적 신경회로의 구조가 지속적으로 학습해야 하는 인공 시스템을 설계하는 데 참고할 수 있을 것으로 기대했다.</p> <p contents-hash="a9151e977661c8e29b2d25c186c5a136b9efd1c6f65c18c51d37b8f4881403dc" dmcf-pid="PcDfeP3Ga9" dmcf-ptype="general">네이선 소텔 컬럼비아대 교수는 "생물학적 시스템은 인공 시스템에 가르쳐 줄 것이 많다"고 말했다.</p> <p contents-hash="4adc738a9287fb4217983990cfa2b1dfd7a67c3b7ba2f0fcd2dde8e2198c10a1" dmcf-pid="Qkw4dQ0HNK" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처(Nature)'에 2일 게재됐다.</p> <p contents-hash="7c189f6af2cf3a7915c7b939bbbd1fcd9807df5f549ad6558e381903a7d0b947" dmcf-pid="xkw4dQ0HNb" dmcf-ptype="general">안희정 기자(hjan@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 카카오, '테크포임팩트 캠퍼스' 2학기 개강…대학생 355명 참여 09-03 다음 AI 열풍에는 ‘냉풍’이 필요하다는데…삼성전자가 정조준한 시장은 09-03 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
