요약
EPFL 연구진이 뇌 영역 사이의 동기화를 실시간으로 읽어 정신 상태를 구분하는 이식형 칩을 만들었습니다.
EPFL(스위스 로잔연방공과대학교)에서 마흐사 쇼아란이 이끄는 연구실이 개발한 LogSync 칩 소식입니다. 연구진은 정신질환이 한 영역보다 영역 사이의 소통이 흐트러져 생긴다고 보고, 뇌 네트워크 신호를 직접 읽는 장치를 목표로 삼았습니다.
왜 중요한가
- 대부분 고정 설정으로 돌아가는 뇌심부자극(DBS, 뇌 깊은 곳에 전기 자극을 주는 치료)을 상태에 맞춰 반응하는 방식으로 바꿀 길이 열립니다.
- 한 영역만 읽던 기존 적응형 장치와 달리 영역 사이의 소통을 지표로 삼습니다.
- 우울증, 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 강박장애 같은 중증 정신질환 치료가 주된 목표입니다.
핵심 내용
- 칩은 뇌파 진동의 세기와 영역 사이의 동기화를 재고, 머신러닝 분류기로 인지·정서 상태를 구분합니다.
- 목표 상태를 감지하면 자극을 내보낼 수 있고, 쥐 실험에서는 뇌파의 정해진 위상에 맞춰 자극했습니다.
- 로그 연산으로 계산을 단순화해 전력 소모를 200마이크로와트 아래로 낮췄고, 크기는 약 4×2mm입니다.
- 사람 데이터는 칩을 이식한 환자가 아니라 이전 정신의학 연구에서 모은 기록을 썼습니다.
- 성과는 IEEE Journal of Solid-State Circuits 9월호에 실렸고, 파킨슨병 같은 운동 질환에도 쓸 수 있다고 봤습니다.
HN 반응
- 일부 이용자는 논문 초록의 민감도·특이도가 70~80% 수준이라며, 다른 분류기나 기저율과 비교해 봐야 의미를 알 수 있다고 지적했습니다.
- 뉴로페이스의 비슷한 이식 장치 RNS를 4년째 쓴다는 뇌전증 환자는 데이터 수집 효과는 크지만 뇌 기능을 바꾸는 효과는 아직 의문이라고 전했습니다.
저는 ADHD에 대한 제 생각을 이런 최근 연구들을 읽으면서 바꿔 왔습니다: https://www.economist.com/leaders/2024/10/30/adhd-should-not-be-treated-as-a-disorder
비유하자면 이렇습니다. 유전자를 플루트의 구멍이라고 하고 유전자 발현을 음악이라고 하면, "나쁜" 음악을 만드는 것은 환경입니다. 하지만 ADHD 증상과 특별히 연관된 것으로 알려진 단일 유전자는 없습니다.
ADHD는 유전적 원인이 있을 가능성이 높지만, 그 유전자는 누구에게나 있고 특정한 환경 조건에서만 발현됩니다. 이 조건은 실험실에서는 확실히 알아낼 수 없습니다(실험실에서는 대부분 겉으로 드러나는 행동과 fMRI 혈류를 보니까요).
저는 명상을 주 3~4일, 45분씩 하고 있고, 30분짜리 파워 낮잠이 머리에 놀라운 효과를 낸다는 것도 직접 알게 됐습니다. 약의 효과는 이 두 가지가 받쳐 줘야 나옵니다. SNRI나 도파민 재흡수 억제는 융단 폭격 같아서 재배선을 할 준비를 시켜 줄 뿐이고, 실제 재배선은 치료와 행동 치료 기법으로 직접 해야 합니다.
그래도 명상과 파워 낮잠을 한 날에는 제 뇌파가 다르다는 것만큼은 확실히 압니다.
깊은 뇌 신경 활동 감지 데이터로 "나쁜" 뇌파를 알아낼 수 있는지, 나아가 교정 파동을 줘서 폐루프를 완성할 수 있는지 정말 알고 싶습니다.
명상도 하고 최근에 수면도 바로잡은 사람으로서 공감이 가네요.
두 분은 명상 세션을 어떻게 준비해서 하시는지 꽤 궁금하네요.
입문 단계에서는 의자에 앉아 천천히 숨을 쉽니다. 숨 쉬는 감각, 공기가 들어오고 나가는 느낌에 집중하세요. 잡념이 끼어들면 다시 호흡에 집중하도록 되돌아오려고 해 보세요. 명상은 겉보기에는 수동적이지만, 그림이나 프로그래밍처럼 무엇이든 하고 싶은 일이 그렇듯 연습이 필요한 인지적으로 능동적인 과정입니다. 주의를 어딘가에 두고 그대로 유지하면서, 생각에 휩쓸려 가지 않게 하는 기술입니다.
이 중 대부분은 이미 존재하고, 저는 이미 뇌에 이식해서 쓰고 있습니다.
https://www.neuropace.com/
기사는 어떤 세부 사항을 넣고 빼는지가 가끔 이상할 때가 있어요.
RNS는 어떠셨나요? 저는 거기서 4명쯤 되는 연구팀 일원으로 5년 정도 일했는데, 제가 제일 좋아하는 포럼에서 실제로 그걸 쓰는 분을 만나다니 정말 믿기지 않을 만큼 멋진 일이네요.
받은 지 4년이 됐고, 꽤 긴 여정이었습니다. 최대한 간단히 답해 보겠습니다.
RNS는 제 뇌가 어떻게 작동하는지, 약이 뇌에 어떤 영향을 주는지에 대해 훨씬 더 상세한 데이터를 몇 자릿수나 많이 확보하는 도구로서는 성공했습니다. 가끔 있는 임상 발작의 심각도를 줄이는 데도 어느 정도 효과가 있었고요. 하지만 약을 끊게 해 주겠다는 기대에는 전혀 미치지 못했고, 효과는 좋지만 부작용이 꽤 센 약(Xcopri)을 새로 먹어야 하는 상황도 막지 못했습니다.
Xcopri는 용량을 맞춰 가는 과정이 길고 느립니다. 저는 여름에 시작했는데, 담당 의사가 발작과 비슷한 준임상 활동이 멈추는 정도를 바로 볼 수 있었습니다. 이후 용량을 계속 올리다 부작용이 눈에 띄기 시작하자, 부작용을 줄이려고 다른 약을 조절했을 때 활동이 어떻게 달라지는지도 볼 수 있었고, 그 덕에 평소보다 훨씬 세밀하게 조절할 수 있었습니다.
RNS가 주는 정보가 없었다면 저는 아마 Xcopri를 견디지 못했을 테고, 그다음 단계는 또 한 번의 뇌 수술이었을 겁니다(다만 RNS가 없었다면 임상 발작이 거의 없으니 실제보다 간질이 훨씬 잘 조절되는 것처럼 보였겠죠).
그래서 제가 보기에 이런 이식 장치는 데이터를 수집하는 능력에서는 진짜 힘이 있지만, 뇌 기능을 안정적으로 바꾸는 능력은 의문스럽습니다. 하지만 그 데이터 자체가 엄청납니다. 계속 이 분야에서 일하시길 바랍니다!
(더 궁금하신 건 얼마든지 답해 드리겠습니다. 편하게 물어보시거나 DM 주세요. 저는 보통 사람보다는 이쪽을 좀 더 압니다.)
와, 정말 대단하네요. 간질을 앓으신다니 안타깝지만, 의학에 참 흥미진진한 시대가 왔네요.
덕담 감사합니다. 이런 시대에 살면서 최첨단 의료를 받을 수 있어서 저는 정말 운이 좋아요.
기억력이 보통보다 약간 나쁜 것 말고는 꽤 평범하게 지냅니다. 대부분의 사람은 제가 간질이 있다는 사실조차 모르고, 하물며 두개골 안에 컴퓨터가 있고 거기서 뻗은 전선이 뇌 깊은 곳까지 들어가 전기 펄스를 보내고 있다는 건 상상도 못 하죠.
제가 다른 시대, 다른 곳(뉴욕이 아니라면)에 살았다면 삶이 아주 달랐을 거예요. 그리고 다른 많은 분들에 비하면 제 발작은 그렇게 심한 편도 아닙니다.
와, 놀랍네요! 이런 기술이 있는 줄 몰랐어요. 공유 감사합니다, 오늘 하나 배웠네요.
글쎄요, 이 성능 수치가 우리가 신경 쓸 만한 것인지 알려면 다른 분류기와의 비교 성능, 그리고 이 데이터셋의 기저율을 꼭 봐야 합니다. 예를 들어 피험자에게 간단한 말로 물어보는 방식이 EEG 신호를 거치는 것보다 오히려 더 나은 예측을 내놓는 건 아닌지도 알아야 하고요. EEG 바이오피드백으로는 정말 흥미로운 것들을 할 수 있으니 이것도 쓸모가 있을 수는 있습니다. 다만 EEG 헤드기어를 완전히 갖추면 칩 하나로 하는 측정보다 훨씬 풍부하고 유용한 정보를 얻을 것 같습니다. 아마 핵심 기능 이상이 매우 특정한 부위로 한정된다고 알려진 정신 질환이나 뇌 손상에 쓰려는 것이겠죠.
이 기술의 종착점은 이 단편소설에 묘사되어 있습니다: https://gwern.net/doc/fiction/science-fiction/1995-egan.pdf
그게 아니면 Fighting Fantasy 책 시리즈의 Island of the Lizard King에 나오는 Gonchong 같은 고약한 결말일 수도 있고요.
링크를 올리고 싶지만 독립된 항목 페이지가 Fandom 사이트에만 있어서요. 그건 곱절로 음울한 일이잖아요.
사람들은 왜 우리가 영원히 살 거라고 생각하죠? 우리는 몸에 대해 거의 아무것도 모르는데요.
작가가 누구예요?
그레그 이건입니다. 훌륭한 단편집 “Axiomatic”에 실려 있어요.
그레그 이건이요.
훌륭한 작가입니다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Greg_Egan
언젠가는 쿠키 배너에도 이런 게 들어가겠네요.
"인지 상태와 감정 상태를 식별한다"
저는 인간의 인지 상태를 나열한 자료를 계속 찾고 있었습니다. 사람이 한 상태에서 다른 상태로 넘어가는 건 눈에 보이잖아요. 예를 들면 창의적이고 집중하는 사고에서 순응적인 집단 사고로 넘어가는 것처럼요.
사람들과 이야기할 때 겉으로 보고 꽤 여러 가지를 알아볼 수 있는데, 제 관찰을 전문 용어와 연결할 수 있도록 목록이 있었으면 좋겠습니다.
합의된 목록이 있다면 저는 놀랄 겁니다. 신경 기록으로 뒷받침되는 목록은 분명 없고요. 그냥 직접 비공식적으로 관찰해서 괜찮은 분류를 만드는 편이 더 나을 것 같아요.
"Robert Plutchik" "Wheel of emotions"(로버트 플루칙의 감정 바퀴)
기쁨, 신뢰, 두려움, 놀람, 슬픔, 혐오, 분노, 기대.
출발점으로는 괜찮을 겁니다.
그건 감정이죠. 제가 다른 사람에게서 관찰한 인지 상태 전환의 예를 들어 볼게요:
항구 관리인에게 정박료를 내러 갔습니다.
처음 상태는 사교적인 상태로, 짧게 이야기를 나눴습니다.
그다음 그가 컴퓨터에 제 정보를 입력하러 갔는데, 이건 좀 더 집중하는 과업 지향적인 상태입니다.
그러고 나서 다시 대화를 나눴으니 더 사교적인 상태입니다.
그러니까 사교, 과업 지향, 그리고 다시 사교로 두 번의 인지 상태 전환이 있었던 겁니다.
감정과 인지를 나누는 구분은 다소 부실해서 자주 무너집니다. 현상학적으로 보면 하나 없이 다른 하나가 있을 수 없기 때문입니다(정신 상태마다 둘이 섞인 정도가 다를 뿐입니다). 둘은 인과적으로 분리되는 게 아니라 현상학적으로만 분리됩니다(인지와 감정은 느낌과 질감이 다르지만 거의 항상 함께 나타납니다).
무엇보다 "인지가 없는" 감정 상태는 거의 없습니다. 감정에는 항상 자기, 세계, 또는 자기와 세계에 대한 어떤 정신적 모델이나 표상이 수반되기 때문입니다. 즉 인지 상태를 포함합니다. 아주 극단적인 경우(약물, 어쩌면 지속성 우울증의 일부 사례 등)에나 특정 인지와 거의 무관한 감정을 가질 수 있을 겁니다.
인지 상태도 마찬가지일 가능성이 매우 높습니다. 우리는 어떤 것을 평가해야 하기 때문에 그것을 생각하고 모델링하는 경향이 있으니까요. 평가 역시 감정 처리 과정에 크게 의존하는 것으로 보입니다. 감정 처리에 손상을 입으면 이성적, 논리적 의사 결정이 심하게 훼손되는 경향이 있거든요(예: 90년대 다마지오의 연구, 또는 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2396787/ ). 어쨌든 대부분의 사고에서 평가와 가치 판단을 떼어 낼 수 없고, 그것은 근본적으로 감정과 연결되어 있습니다.
물론 정신 상태를 감지하는 기계나 장치를 만들 수 없다는 뜻은 아닙니다. 다만 단순한 통념적 심리학 용어와 개념만 쓴다면 별로 쓸모가 없을 겁니다(또는 그런 개념을 쓰면 기계의 출력에서 별다른 통찰을 얻기 어려울 겁니다).
예전에 이쪽을 조금 알아본 적이 있다고 확신했어요. 제 메모와 몇 번의 검색을 바탕으로 HTML 페이지를 빠르게 자동 생성해 봤습니다. 제가 모은 결과물은 이 링크에 있어요. 꽤 구체적인 질문을 하셔서 결과는 사람마다 다를 수 있지만, 도움이 될지도 모르겠네요.
https://vps.kimbruning.nl/random/hoppp_reading_list.html
스스로를 녹화한 다음 어떤 상태였는지 영상마다 라벨을 붙이세요. 그러면 AI로 제대로 맞혔는지 검증할 수 있습니다.
저는 정신 질환 상당수가 그냥 운동만 해도 나을 거라고 생각합니다. 운동을 못 하는 사람도 있다는 건 압니다만, 대부분은 할 수 있고, 이런 해결책은 사실 다 응급처치예요. 지금 같은 세상 환경(소셜 미디어를 계속 스크롤하는 식의 환경) 때문이니까요.
다리가 부러졌거나 시력에 문제가 있는 사람한테도 똑같이 권하실 건가요?
"운동을 못 하는 사람도 있다는 건 압니다"라고 이미 말했습니다. 그리고 신체 건강 문제를 고치는 얘기는 한 적 없고요.
제 요점은 운동을 할 수 있느냐가 아니라, 정신 질환을 "신체" 질환과 다른 것으로 보고 계시다는 겁니다.
뇌가 대퇴골보다 이해하기 어렵다고 해서 뇌의 기능 이상을 무시해도 되는 건 아닙니다. 운동이나 좋은 수면 같은 것은 누구에게나 건강에 좋지만, 그걸로 강박 장애를 고치라는 말은 부러진 뼈를 참고 견디라는 말만큼이나 비과학적입니다.
당신도 운동을 안 하거나, 아니면 운동이 모든 정신 질환을 고치지는 않는다는 살아 있는 증거이거나 둘 중 하나겠네요.