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[퓨처 Eyes(82)] 뇌 학습의 새로운 비밀⋯시냅스별 다른 규칙 따른다
- 우리는 새로운 것을 어떻게 배울까? 최신 유행하는 K-팝 가사와 안무, 새로운 직장에서의 업무, SNS에서 핫한 카페나 레스토랑 가는 길 같은 정보는 어떻게 뇌에 인코딩될까? 이에 대한 넓은 의미의 답은 뇌가 새로운 정보를 수용하기 위해 적응 과정을 거친다는 것이다. 새로운 행동을 따르거나 새로 도입된 정보를 기억하기 위해 뇌의 회로는 변화한다. 이러한 변화는 수조 개의 시냅스, 즉 뉴런들이 서로 신호를 주고받는 연결 지점에서 세심하게 조율된 과정을 통해 일어난다. 새로운 정보는 특정 시냅스를 강화하는 반면 다른 시냅스는 약화시키는데, 이를 시냅스 가소성이라고 불리며 학습과 기억의 핵심 기전으로 여겨진다. 시냅스 가소성에는 시냅스가 강해지는 장기 강화(LTP, Long-Term Potentiation)와 약해지는 장기 억제(LTD, Long-Term Depression)가 대표적이다. 미국 UC샌디에이고대학 연구팀이 뇌가 새로운 정보를 학습할 때 신경세포(뉴런)의 연결 지점인 시냅스(synapse)가 기존 학설과 달리 위치에 따라 다양한 규칙을 적용하며 변화한다는 사실을 과학적으로 규명했다고 사이테크 데일리가 최근 보도했다. 미국 국립보건원(NIH)과 미국 국립과학재단(NSF) 등의 지원을 받은 이 연구는 뇌 학습 및 기억의 핵심 기전인 시냅스 가소성(synaptic plasticity)에 대한 이해를 근본적으로 변화시키는 발견이다. 차세대 인공지능(AI) 시스템 개발과 알츠하이머병 등 다양한 뇌 질환 치료 연구에 중요한 통찰을 제공할 전망이다. 과거 신경과학계는 뇌의 한 영역 또는 한 뉴런 안에서 시냅스 변화가 동일한 규칙에 따라 일어난다고 생각했다. 즉, 뉴런 전체가 같은 방식으로 정보를 저장하고 처리한다고 여겨졌다. 하지만 실제 뇌가 복잡한 정보를 매우 효율적으로 학습하고 기억하는 과정에서 어떤 시냅스가 변화해야 하는지, 어떤 규칙이 적용되는지에 대한 세부 원리는 명확하지 않았다. 특히 개별 시냅스가 전체 행동이나 결과에 대해 어떻게 '책임'을 배분받고 변화하는지 설명하기 어렵다는 난제인 '크레딧 할당 문제(credit assignment problem)'가 남아있었다. UC 샌디에이고 연구팀, 생쥐 뇌의 뉴런·시냅스 실시간 추적 UC샌디에이고 신경생물학자 윌리엄 '제이크' 라이트(William 'Jake' Wright), 네이선 헤드릭(Nathan Hedrick), 코미야마 타카키(Takaki Komiyama) 박사 연구팀은 국립보건원과 국립과학재단, 글로벌 브레인 시범상 사이먼스 협력, 에릭 및 웬디 슈미트 과학 분야 AI 펠로우십 등의 주요 재정 지원을 받아 수년간 이 연구를 수행했다. 연구 결과는 4월 17일 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 연구팀은 생쥐(mouse)를 실험 모델로 사용했다. 생쥐는 인간과 유사한 뇌 구조와 학습 능력을 가지고 있어 뇌과학 연구에 널리 활용된다. 연구팀은 2광자 현미경이라는 첨단 이미징 기술을 이용해 살아있는 생쥐의 뇌 속 개별 뉴런과 시냅스의 변화를 실시간으로 관찰했다. 이 기술은 뇌 깊숙한 곳까지 고해상도로 이미지를 얻을 수 있어 기존의 한계를 극복할 수 있었다. 연구 과정에서 생쥐에게 새로운 행동 과제(예: 특정 신호에 반응해 레버를 누르기 등)를 학습시키는 동안, 뇌의 특정 영역(대뇌 피질)에서 뉴런의 가지돌기(덴드라이트, dendrite)와 그 위의 시냅스(돌기, spine)를 실시간으로 추적했다. 시냅스의 크기, 모양, 신호 강도 변화 등을 시간에 따라 정밀하게 측정했다. 시냅스에서 획기적인 핵심 발견 이전에는 불가능했던 수준으로 개별 시냅스를 시각화한 결과, 뉴런이 학습 과정 중 기존 생각에서 가정했던 것처럼 하나의 규칙 세트만 따르지 않는다는 사실이 드러났다. 데이터는 개별 뉴런이 여러 규칙을 따르며, 특히 가지돌기의 서로 다른 구역에 위치한 시냅스가 서로 다른 학습 규칙(장기 강화 또는 장기 억제 등)에 따라 변화함을 보여줬다. 이는 뉴런 하나가 여러 '연산 모듈'을 병렬로 갖는다는 의미다. 뇌는 수많은 시냅스가 각자 '지역 정보'만 가지고 변화하지만, 전체적으로는 복잡한 행동을 학습한다. 연구팀은 뉴런이 서로 다른 규칙을 동시에 적용함으로써, 각 시냅스가 자신의 역할(크레딧)을 효율적으로 배분받아 변화할 수 있음을 확인하며 신경과학계의 난제였던 '크레딧 할당 문제'에 대한 새로운 해법을 제시했다. 연구진은 시냅스가 실제로 변화하는 순간, 그 주변 환경(자극의 종류, 시간, 위치 등)을 모두 기록하며 시냅스 변화의 '규칙성'과 '다양성'을 동시에 입증할 수 있었다. 뇌 학습 연구의 파급 효과와 의미 연구 책임 저자인 코미야마 타카키 교수는 "이번 연구는 뇌가 학습 과정에서 복잡한 신호를 어떻게 효율적으로 처리하는지, 그리고 그 과정에서 각 시냅스가 어떤 역할을 하는지를 근본적으로 새롭게 이해하게 해준다"며 "앞으로 뇌 질환 치료와 인공지능 발전에 큰 영향을 미칠 것으로 기대한다"고 강조했다. 그는 신경생물학 및 신경과학 부서의 교수이며, 할르지오글루 데이터 과학 연구소와 카블리 뇌-마음 연구소에서도 재직 중이다. 이번 발견은 인공지능과 뇌와 유사한 신경망 개발에 중요한 시사점을 던진다. 현재의 인공 신경망(딥러닝 등)은 보통 모든 노드(뉴런)가 동일한 학습 규칙을 따르지만, 이 연구 결과는 하나의 인공 뉴런에 여러 학습 규칙을 적용하는 새로운 설계 방식이 가능함을 시사한다. 이는 더 유연하고 효율적인 인공지능(AI), 즉 인간 뇌와 유사한 '적응형' 인공지능 개발로 이어질 전망이다. 건강 및 행동 측면에서 이번 발견은 중독, 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 알츠하이머병은 물론 자폐증 등 다양한 신경 발달 장애 치료에 새로운 접근 방식을 제시할 수 있다. 알츠하이머병 등 다양한 뇌 질환은 시냅스 가소성의 이상과 밀접한 관련이 있는데, 이번 연구는 질환별로 영향을 받는 시냅스 규칙이 다를 수 있음을 시사하며, 특정 시냅스 영역만을 타겟으로 하는 맞춤형 치료법 개발에 새로운 길을 제시한다. 연구의 제1 저자인 라이트 박사는 "시냅스 가소성은 일반적으로 뇌 내에서 균일하다고 여겨졌지만, 우리 연구는 학습 중 시냅스가 어떻게 수정되는지 더 명확히 이해하게 해주고, 많은 뇌 질환이 어떤 형태의 시냅스 기능 장애를 포함하고 있기 때문에 건강에 잠재적으로 중요한 영향을 미칠 수 있다"고 덧붙였다. 그는 "이번 연구는 뇌가 정상적으로 작동하는 방식을 이해하는 잠재적 기초를 마련하며, 이는 다양한 질병에서 무엇이 잘못되는지를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다. 뉴련 관련 향후 연구 방향과 전망 이 새로운 발견은 이제 연구자들을 뉴런이 왜, 어떻게 여러 규칙을 동시에 사용할 수 있는지, 여러 규칙 사용이 에너지 효율성이나 정보 저장 용량 극대화 등 어떤 이점을 주는지, 그리고 질환별 시냅스 규칙 차이는 무엇인지 등 근본 원리에 대한 심층 후속 연구로 이끌고 있다. 이 연구는 뇌가 학습할 때 '한 개의 뉴런=하나의 규칙'이라는 기존 통념을 깨고, '한개의 뉴런=여러 규칙 병행'이라는 새로운 패러다임을 제시했다. 이는 뇌과학, 의학, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신적 영감을 주는 발견으로, 앞으로 관련 연구와 기술 발전에 중요한 이정표가 될 것이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(82)] 뇌 학습의 새로운 비밀⋯시냅스별 다른 규칙 따른다
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[신소재 신기술(168)] "쌀알만 한 뇌, 우주만큼 정밀하게 해부됐다"
- 쌀알만 한 생쥐 뇌 조직의 정밀 해부를 통해 신경세포 8만4000개와 5억 개의 시냅스, 5.4㎞에 달하는 신경망이 드러났다. 9년에 걸쳐 진행된 국제 공동 연구가 포유류 뇌를 가장 정밀하게 해부한 커넥톰을 완성 한 것이다. 인공지능(AI) 기술과 인간의 손길이 결합된 이번 프로젝트는 뇌과학의 디지털 전환을 본격화하는 전환점이 될 전망이다. 미국 프린스턴대학교, 스탠퍼드대학교, 텍사스 베일러 의과대학, 시애틀 앨런 뇌과학연구소 등 22개 연구기관 소속 150명 이상이 참여한 국제 공동연구팀은 생쥐 뇌의 1㎣도 채 되지 않는 부위에서 8만4000개의 신경세포와 5억 개 이상의 시냅스 연결, 5.4㎞ 길이의 신경망 구조를 밝혀냈다. 이는 현재까지 포유류 뇌를 대상으로 한 가장 정밀하고 방대한 커넥톰(connectome·신경연결지도)으로 기록됐다. 연구팀은 뇌 지도를 만들면서 수만 개의 개별적인 나무 모양의 뉴런을 디지털 방식으로 풀어내고, 각 뉴런의 고유한 가지 시스템을 추적한 다음, 이를 하나하나 재구성해 광대한 회로 네트워크를 만들었다. 이를 커넥톰이라고 부른다. 프린스턴 대학교는 이번 연구는 9년간 진행됐으며 22개 기관의 150명 이상의 연구자들이 이 프로젝트에 참여했다고 밝혔다. 이번 연구는 미국 베일러 의과대학에서 시작됐다. 과학자들은 특수 현미경을 사용해 생쥐가 러닝머신 위에서 10초 동안 베이스점프, 루지 등 다양한 익스트림 스포츠, 애니메이션, 영화 매트릭스, 매드맥스: 분노의 도로 등의 비디오 영상을 보는 동안 쥐의 시각 피질 1㎣(세제곱밀리미터) 부분의 뇌 활동을 기록하는 방식으로 진행됐다. 이후 앨런 연구소 연구팀은 생쥐 뇌를 2만8000개 층으로 절단하고, 인공지능(AI) 분석과 인간의 수작업 검수를 결합해 신경세포 간 연결망을 일일이 추적해 재구성했다. 연구팀이 진행한 코티컬 네트워크(Cortical Networks)의 머신 인텔리전스인 MICrONS 프로젝트는 지금까지 포유류 뇌의 가장 자세한 배선도를 구축했으며, 이 배선도는 온라인에서 무료로 이용할 수 있다. 이번 연구를 총괄한 데이비드 마코위츠 박사는 "인간 게놈 프로젝트에 비유되는 신경과학의 분수령"이라고 평가했다. 이어 프린스턴 대학교의 또 다른 연구팀은 인공지능과 머신러닝을 사용하여 세포와 연결망을 3D 입체로 재구성했다. 뇌 활동 기록과 함께, 이 입체에는 5억 2300만 개의 시냅스(20만 개의 세포를 연결하는 연결점)와 4km 길이의 축삭(다른 세포로 뻗어 나가는 가지)이 포함되어 있다. 스탠퍼드대학교 신경과학자 안드레아스 톨리아스 교수는 "이 연구는 구조와 기능을 동시에 기록한 최초의 사례"라며 "우리가 세계를 인식하고 감정을 느끼고 결정을 내리는 뇌의 생물학적 구조를 데이터로 포착한 것"이라고 강조했다. 연구팀은 이를 통해 단순한 신경 배치도뿐 아니라, 각 신경세포 간 상호작용과 정보 전달 방식까지 시각화해냈다. 과거 곤충의 뇌를 대상으로 한 연결지도는 존재했지만, 이번처럼 포유류 뇌의 고도 복잡성을 구현한 사례는 처음이다. 프린스턴대 신경과학자 세바스찬 승 교수는 "이번 연구를 통해 구현한 커넥톰(connectome)은 뇌과학의 디지털 전환을 여는 출발점"이라며 "이 기술은 신경 연결의 이상 패턴을 식별하고, 치매 등 뇌 질환의 원인을 규명하는 데 획기적인 전기를 마련할 것"이라고 말했다. 이 연구는 뇌의 새로운 특성, 유형, 조직 및 기능 원리, 세포 분류의 새로운 방식을 밝혀냈다. 특히 뇌 안의 새로운 억제 원리를 발견한 것은 이번 연구의 가장 큰 성과로 평가된다. 과학자들은 이전에 신경 활동을 억제하는 억제 세포를 다른 세포의 활동을 약화시키는 단순한 힘으로 생각했다. 반면 연구팀은 훨씬 더 정교한 수준의 의사소통을 발견했다. 억제 세포는 무작위로 행동하는 것이 아니라, 어떤 흥분 세포를 표적으로 삼을지 매우 선택적으로 결정하여 네트워크 전체에 걸친 조정 및 협력 시스템을 구축한다. 어떤 억제 세포는 함께 작용하여 여러 흥분 세포를 억제하는 반면, 어떤 억제 세포는 특정 유형의 세포만을 표적으로 삼아 더욱 정밀하게 작용한다. 뇌의 형태와 기능을 이해하고, 뉴런 간의 세부적인 연결을 전례 없는 규모로 분석할 수 있는 능력은 뇌와 지능 연구에 새로운 가능성을 열어준다. 또한 알츠하이머병, 파킨슨병, 자폐증, 조현병과 같이 신경 전달 장애를 수반하는 질환에도 영향을 미칠 수 있다. 공개된 이번 데이터는 인공지능 연구는 물론, 뇌 질환 조기 진단, 치료법 개발 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 특히 인간의 뇌가 정보 처리 속도나 효율성 측면에서 현존하는 어떤 AI보다도 앞선 이유를 설명하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 앨런 연구소 부연구원인 누노 다 코스타 박사는 "고장 난 라디오가 있는데 회로도를 가지고 있다면 수리하기가 더 수월할 것"이라고 이번 연구의 성과를 비유했다. 그는 "우리는 이 모래알(뇌 세포)에 대한 일종의 구글 지도 또는 청사진을 제시하고 있다. 앞으로 이를 활용하여 건강한 쥐의 뇌 배선과 질병 모델의 뇌 배선을 비교할 수 있을 것이라고 강조했다. 이 연구 결과는 과학저널 '네이처(Nature)'에 일련의 논문으로 발표됐다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(168)] "쌀알만 한 뇌, 우주만큼 정밀하게 해부됐다"
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[우주의 속삭임(109)] 우주여행, 뼈에 '치명적 구멍'…NASA의 실험쥐가 보여준 골다공증의 미래
- 인간의 우주여행이 점점 현실이 되고 있는 가운데, 장기간의 무중력 상태에 머무는 것이 심각한 골밀도 소실이 일어날 수 있다는 인체에 미치는 충격적 결과가 드러났다. 미 항공우주국(나사·NASA)이 국제우주정거장(ISS)에 37일간 실험쥐를 보내 수행한 골밀도 관련 연구에서, 뼛속이 '속부터 녹아내리는' 심각한 현상이 확인된 것이다. 특히 하중을 견디는 역할을 하는 대퇴골이 가장 큰 피해를 입었다. 해당 연구에 대해서는 과학 전문매체 사이언스얼럿이 3월 31일(현지시간) 보도했다. NASA와 블루마블우주과학연구소가 공동 진행한 이번 연구는 미국 공공과학 도서관 온라인 학술 웹사이트 '플로스 원(PLOS ONE)'에 게재됐다. 뼈가 비어간다⋯"지구의 하중 잃은 뼈, 내부부터 무너져" 연구진은 쥐를 이용해 무중력 상태에서의 골다공증 진행 과정을 정밀 분석했다. 그 결과, 지구에 남아 있던 대조군 쥐들과 비교해 우주로 떠난 쥐들은 대퇴골 말단, 즉 엉덩이와 무릎 관절이 연결되는 부위에 커다란 공백(구멍)이 생긴 것으로 나타났다. 반면 척추 부위, 특히 요추는 비교적 온전하게 보존됐다. 이는 뼈가 단순히 전신적으로 약해지는 것이 아니라, 지구에서 체중을 지탱하던 부위일수록 미세중력에서 훨씬 더 빨리, 더 심하게 손상된다는 사실을 보여준다. 연구에 참여한 생체공학자 루크마니 케이힐 박사는 "우주에서는 신체의 하중을 지탱하는 기능이 사라지기 때문에 뼈가 쓰임을 잃고, 그 결과 구조 자체가 붕괴하기 시작한다"며 "이는 뇌과학에서 말하는 '사용하지 않으면 퇴화한다'는 개념과 유사하다"고 밝혔다. 우주골다공증, 지구보다 10배 빠른 속도로 진행 중력에서 자유로워지는 것이 인간의 몸에 꼭 유익한 것만은 아니다. 실제로 우주에 다녀온 우주비행사들은 평균적으로 한 달에 1% 이상, 지구 평균보다 10배 가까운 속도로 골밀도를 상실하는 것으로 보고됐다. 이는 골다공증 노인 환자보다 더 빠른 속도이며, 수개월만 우주에 머물러도 수십 년 치의 골소실이 일어날 수 있다. 심지어 이번 실험의 실험쥐들은 골격 성장이 마무리되지 않은 젊은 개체들이었음에도, 미세중력에서 대퇴골 내 연골이 조기 골화되는 현상이 나타났다. 이는 뼈의 성장이 멈추고, 오히려 발육이 저해될 수 있다는 신호다. 방사선 탓 아니다⋯"골 소실 문제는 중력 부재" 이번 연구의 핵심은, 우주 공간에서의 뼈 손상이 단순한 우주 방사선, 빛 부족 등의 전신적 요인이 아니라는 점이다. 연구진은 대조군 쥐에게도 로켓 발사 시의 진동과 비행 조건을 모사했지만, 유의미한 골소실은 나타나지 않았다. 또한, 우주에서 쥐가 받은 일일 방사선량은 극히 낮았으며, 과거 방사선 단독 실험에서 골소실을 유도한 수준과 비교해도 수십 분의 일에 불과했다. 결국, 골밀도 저하의 본질적인 원인은 '중력이 없는 환경' 그 자체라는 결론에 가까워지고 있다. 해답은 '운동'⋯식이요법은 한계 이러한 우주골다공증 현상을 막기 위해, NASA는 단순한 식단 조절이나 칼슘 보충제보다 무중력 환경에서도 하중을 시뮬레이션할 수 있는 운동 기기의 활용에 주목하고 있다. 실제로 ISS에서는 러닝머신에 몸을 고정해 사용하는 방식의 운동이 도입되어 있으며, 향후 중력 모사 웨이트 트레이닝 기기도 확대될 전망이다. 인류가 화성이나 그 너머로의 장기 우주여행을 본격적으로 준비하고 있는 지금, 우주에서 모무는 동안 인간의 '뼈'는 최대 약점이자 극복 과제로 떠오르고 있다. 우주에서의 '골다공증'을 극복하지 못한다면, 미래의 우주인들은 먼 별보다 지구의 중력을 그리워하게 될지도 모른다.
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[우주의 속삭임(109)] 우주여행, 뼈에 '치명적 구멍'…NASA의 실험쥐가 보여준 골다공증의 미래
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[신소재 신기술(99)] 뇌파 읽는 로봇, 뇌졸중 환자 재활 돕는다
- 영국 스코틀랜드에서 로봇이 신경 활동을 감지하는 헤드셋을 사용해 환자와 소통하는 시스템을 개발 뇌졸중 환자의 재활 치료에 도움을 줄 전망이다. 뇌졸중에서 회복하는 과정은 오랜 시간이 걸릴 수 있으며, 마비된 팔다리의 기능을 회복하려면 수시간 동안 반복적인 훈련과 운동이 필요하다. 영국 스코틀랜드 에든버러에 있는 공립 종합대학 해리엇와트 대학교 연구팀 과학자들이 뇌파 감지 헤드셋을 통해 환자와 로봇이 소통할 수 있는 시스템을 개발했다고 과학전문매체 인터레스팅엔지니어링과 BBC 등 다수 외신이 전했다. 이 시스템은 '로봇 코치'가 환자의 뇌 신호를 해석하여 의도된 움직임을 이해하고 재활 운동을 돕는 역할을 수행할 수 있도록 한다. 연구팀은 AIT 오스트리아 기술연구소와 협력해 영국 국립로보타리움(National Robotarium)의 인간-로봇 상호작용(HRI) 팀이 주도하는 바이탈리스(VITALISE) 국제 파일럿 연구의 일환으로 이 시스템을 개발해, 오스트리아 수도 비엔나에서 성공적으로 시험된 바 있다. 이 로봇은 사용자의 뇌신호를 처리해 사용자의 의도된 움직임을 이해할 수 있다. 따라서 로봇 재활 코치 역할을 할 수 있다. 이러한 시스템은 노졸중 및 뇌 손상 환자의 팔다리 기능 회복에 활용될 수 있다. 연구진이 개발한 헤드셋은 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)기술을 사용해 수술 없이 뇌 활동을 읽을 수 있다. 뇌졸중 및 뇌 손상 환자의 약 80%가 팔다리 기능 장애를 겪는데, 이는 삶의 질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 이 헤드셋은 일론 머스크의 뇌과학 스타트업 뉴럴링크의 BCI 기술과 달리, 수술 없이 사용할 수 있다는 점이 장점이다. 연구에 사용된 로봇은 인간 의료 종사자의 개입 없이 환자가 재활 루틴을 실행하도록 돕기 위해 프로그래밍됐다. VITALISE 연구팀은 3개월동안 뇌졸중 및 뇌 손상 환자 16명을 대상으로 로봇 코치 시스템을 시험했다. 6명의 치료사가 참여해 로봇이 홤자의 의도를 이해하고 동기를 부여하는 능력을 평가했다. 또한 환자들에게 로봇의 효과에 대한 설문 조사를 진행했다. 이 프로젝트를 진행한 연구원에 따르면, 급성 뇌졸중과 뇌 손상 생존자의 약 80%가 상지(upper limb, 어깨와 손목 사이의 부분) 장애를 겪는다. 이는 삶의 질에 엄청난 영향을 미칠 수 있다. 그러나 팔다리 운동의 재활에는 오랜기간 반복적인 운동을 해야한다. 뇌손상 환자들은 종종 건망증으로 고통 받으며, 그로 인해 환자 중 약 70%가 처방된 재활 루틴을 완료하지 못한다. 인간-로봇 상호작용을 위한 영국 내셔널 로보타리움의 학술 책임자인 린 베일리(Lynne Baillie)는 보도자료에서 "환자가 개인화된 맞춤형 로봇 코치를 이용할 수 는 미래를 상상한다. 이 코치는 임상의와 전문가가 더욱 성공적인 재활 여정을 제공할 수 있도록 지원한다"고 말했다. AIT 오스트리아 공과대학 기술 경험 센터의 과학자이자 에이에이엘 오스트리아(AAL AUSTRIA)의 부사장인 마르쿠스 가르샬은 보도자료에서 "특히 e헬스 분야에서 공동 설계 방법은 매우 유용하고 효과적이다"라고 말했다. 가르샬은 또한 "반신 마비 환자와 물리 치료사 모두에게 사용자 경험과 접근 방식의 타당성을 검토하는 것이 중요했다"며 "동시에 스코틀랜드 과학자들과 국경을 넘나드는 협력도 매우 고무적이었다. 특히 의료 분야에서 훨씬 더 많은 유럽 협력과 교류가 필요하다"고 밝혔다. 이번 연구는 로봇이 뇌파를 읽고 실시간으로 환자에게 필요한 운동을 제시하며 재활 과정을 돕는 가능성을 보여줬다. 향후 추가 연구를 통해 시스템의 효과와 안전성을 검증하고, 실제 재활 현장에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(99)] 뇌파 읽는 로봇, 뇌졸중 환자 재활 돕는다
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[퓨처 Eyes(21)] 붉은털원숭이 복제 성공, 의학 연구의 '게임 체인저' 될까?
- 중국 과학아카데미 연구팀이 처음으로 붉은털원숭이(레서스원숭이·Rhesus monkey) 복제에 성공했다고 영국 BBC가 보도했다. 이 종은 인간과 유사한 생리학적 특징으로 의학 연구에 널리 활용된다. 이번 성과는 의약 개발 속도를 획기적으로 늘릴 수 있는 잠재력을 지니고 있어 주목받는다. 중국 연구팀은 유전적으로 동일한 개체로부터 얻은 결과는 실험의 신뢰성을 높일 수 있기 때문에 붉은털원숭이 복제를 통해 신약 실험의 효율을 극대화할 수 있다고 기대하고 있다. 기존 붉은털원숭이 복제 시도는 출산으로 이어지지 않거나 탄생 후 몇 시간 만에 태아 사망 등으로 실패했던 반면, 이번에 복제된 원숭이는 2년 이상 건강하게 성장함으로써 연구팀은 안정적인 기술 확보를 입증했다. 붉은털원숭이 복제는 1996년 대리모를 통해서 태어난 '복제 양' 돌리(Dolly) 성공 이후 역사상 두 번째 유명한 동물 복제로 또 다른 시각을 제시한다. 그러나 돌리는 최초로 복제된 동물은 아니다. 1902년 스위스의 한스 스페만이 도룡뇽을 복제했던 것을 최초의 복제 실험으로 보고 있다. 발생생물 분야에 중요한 발전을 이룬 스페만은 도룡뇽의 수정란이 첫 번째 세포 분열을 시작할 때, 미세한 루프를 이용해 수정란을 두 개의 별도 세포로 분리했다. 이외에도 1952년 미국의 브릭스와 킹의 개구리 복제, 면양 복제(1986년), 소와 돼지 복제(1989) 등 다양한 사례가 있다. 다만, 복제양 돌리는 생식세포를 통한 복제가 아니라 체세포를 활용해 복제에 성공한 첫 사례로 유명하다. 이후 2001년에는 세계 최초의 복제 고양이 카피 캣(Copy Cat)이 탄생했다. 텍사스 A&M 대학교의 연구자들이 체세포 핵 이식 방식을 이용하여 카피 캣을 만들었다. 2003년, 이탈리아에서 체세포 핵 이식 방식으로 복제된 최초의 말 프로메테아(Prometea)가 태어났다. 프로메테아는 복제된 동물이 자신의 복제 원본으로부터 탄생한 첫 사례이기도 하다. 또한 2005년, 서울대학교 황우석 박사 연구팀에 의해 복제된 최초의 개 스너피(Snuppy)가 태어났다. 아프가니스탄 하운드에서 복제된 스너피는 체세포 핵 이식 방식을 이용해 과학계의 큰 주목을 받았다. 그 밖에 소와 돼지 복제도 다수 이루어졌다. 특히 돼지는 의학 연구에 매우 중요한 동물로, 인간과 비슷한 생리적 특성을 가지고 있다. 복제 돼지는 장기 이식 연구, 약물 테스트, 유전병 연구 등에 활용되고 있다. 중국 연구팀은 핵심 세포 재프로그래밍 기술을 통해 붉은털원숭이 배아를 형성한 뒤 대리모에게 이식하는 과정을 거쳐 복제 과정을 완료했다. 이는 돌리 양 복제 기술과 유사한 방법이지만, 인간과 더 큰 유전적 유사성을 지닌 붉은털원숭이 복제 성공으로 의료 연구 영역에 획기적인 파급 효과를 낼 수 있다. 중국 과학아카데미의 대학 루 팔롱(Lu Falong)박사는 BBC 뉴스와의 인터뷰에서 "(복제 원숭이) 성공적인 결과에 모두가 기뻐했다"고 밝혔다. 붉은털원숭이는 아프가니스탄부터 인도, 태국, 베트남, 중국에 이르는 광범위한 지역에서 야생 서식하며 감염과 면역 연구 실험에 주로 활용된다. 2018년 중국과학원은 마카크 원숭이(긴꼬리원숭이) 복제에 처음으로 성공했으나, 의료 연구에서는 인간과의 유전적 유사성 때문에 붉은털원숭이가 더 선호된다. 그동안 성체 세포를 이용한 포유류 복제 기술은 여러 한계를 드러냈다. 대다수의 복제 시도에서 유전자 재프로그래밍 과정 중 오류가 발생하고, 태어난 복제 개체의 수가 적으며 건강한 복제 개체는 더욱 드문 상황으로, 대부분의 포유류에서 성공률은 1~3%에 불과했다. 특히 붉은털원숭이의 경우 이러한 복제는 더 어려운 과제로 여겨졌으며, 연구팀이 2년에 걸친 노력 끝에 처음으로 복제에 성공하기 전까지는 태어나서 생존한 복제 개체가 없었다. 앞서 중국 과학원은 2018년 긴꼬리원숭이 복제에 성공했으나 생존율이 낮았다. 체세포 핵이식(SCNT)로 알려진 표준복제기술(체세포의 핵을 핵이 제거된 난자로 이식하는 기술)은 일반적으로 복제된 배아의 출생율과 생존율이 극이 낮다. 당 연구자들은 109개의 긴꼬리원숭이 복제배아를 생산하고 그 중 21마리의 대리모원숭이에게 이식했다. 그 중 단 2마리만 살아남았으나 성체가 되기까지 생존하지 못했다. 연구팀은 실패한 붉은털원숭이 복제 시도에서 태반이 복제 과정 중 제대로 재프로그래밍되지 않아 정상적인 발달이 이루어지지 않았다는 사실을 발견했다. 배아의 성장에 필수적인 산소와 영양분 공급에 중요한 역할을 하는 태반이 제 기능을 하지 못했기 때문에 복제가 성공하지 못했던 것. 이에 연구팀은 복제 배아의 외부층, 즉 정상적으로 태반으로 발달하지 않는 부분만을 활용해 복제 과정에서의 문제를 해결했다. 연구팀은 동물의 몸통으로 발달하는 내부 세포를 제거하고, 이를 정상적인 태반이 발달할 것으로 예상되는 비복제 배아의 외부층에 주입했다. 이 방법을 통해 연구팀은 총 113개의 배아를 사용하여 11개를 이식했으며, 이 과정에서 2번의 임신과 붉은털원숭이 1마리의 정상 출산으로 이어졌다. 연구팀은 태어난 원숭이에게, 복제기술 '영양포 대체(trophoblast replacement)'에서 따온 '레트로(ReTro)'라는 이름을 붙였다. 레트로는 수컷 원숭이로 2년 이상 생존하고 있다. 다른 대리모는 쌍둥이를 임신했으나 106일만에 사망했다. 이 연구는 지난 1월 17일 학술지 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에 개재됐다. 네이처는 "복제된 배아에 건강한 태반을 제공하는 방법은 영장류 연구와 관련된 더 많은 연구의 길을 열어 줄 수 있다"고 평가했다. 복제팀의 루 팔롱 박사는 BBC 뉴스와의 인터뷰에서 붉은털원숭이 복제 연구의 핵심 목표에 대해 설명했다. 그는 "연구팀의 주된 목적은 더 많은 복제 원숭이를 성공적으로 얻는 동시에 실험에 사용되는 배아의 수를 줄이는 것"이라고 밝혔다. 또한, 그는 이 연구가 모든 윤리적 허가를 받고 진행되었다고 강조했다. 루 박사는 이어서 "연구 과정에서 모든 동물 실험 절차는 중국 과학 아카데미 상하이 생물과학 연구소 및 CAS(Center for Advanced Study) 뇌과학 및 인공 지능 기술 우수 센터 신경과학 연구소의 동물 사용 및 관리 위원회의 엄격한 지침을 따랐으며, 이 프로토콜은 CAS 동물 사용 및 관리 위원회의 승인을 받았다"고 말했다. 이러한 발언은 연구팀이 동물 실험의 윤리적 기준을 준수하고, 과학적 연구에서의 동물 복지를 중시하고 있음을 나타낸다. 과학자들은 이러한 복제 원숭이가 우울증, 불안증과 같은 인간의 정신 질환 연구뿐 아니라 약물 평가 프로젝트를 위한 모델로 사용될 가능성이 있다고 기대했다. 상하이 중국과학원 신경과학연구소 무밍 푸(Mu-ming Poo) 소장은 "약물 테스트에 사용할 수 있는 유전적으로 균일한 원숭이를 대량 생산할 수 있다"고 말했다. 반면, 동물 복지 단체들은 이번 성과에 대해 깊은 우려를 표명했다. 포유류의 경우 자연 번식은 부모로부터 유전자의 혼합을 통해 다양성이 유지되는 반면, 복제는 유전적으로 동일한 개체를 만드는 기술이다. 이에 일부 동물 복지 단체들은 유전자 다양성 저하, 윤리적 문제 등을 우려하며 동물 복제 기술 개발에 반대 입장을 견지하고 있다. 영국 왕립동물학대방지협회(RSPCA)는 최근 이루어진 원숭이 복제 연구에 대해 심각한 우려를 나타냈다. RSPCA의 대변인은 "현재의 연구는 당장에 응용될 수 있는 단계가 아니며, 인간 환자에게 혜택을 줄 것으로 기대되지만, 실제로 이 기술이 의학적으로 적용되기까지는 상당한 시간이 소요될 것"이라고 지적했다. 또한, "이 기술 개발 과정에서 더 많은 동물 '모델'이 필요할 것으로 예상된다"고 덧붙였다. 그는 "RSPCA는 이러한 실험 과정에서 겪는 동물들의 고통과 스트레스, 그리고 낮은 성공률에 대해 깊은 우려를 표명한다"며, "영장류는 단순한 연구 도구가 아니라 고도의 지능과 감정을 지닌 존재임을 인식해야 한다"고 강조했다. 이는 동물 복제 연구가 직면한 윤리적 문제와 동물 복지에 대한 중요성을 부각시킨다. 런던 프랜시스 크릭 연구소의 로빈 러벨-뱃지 교수는 환자 이익이 동물 고통을 능가할 때 동물 연구를 강력하게 지지한다는 입장을 밝히면서도 유사한 우려를 표명했다. 러벨-뱃지 교수는 "유전적으로 동일한 동물을 사용함으로써 실험에서의 변수를 최소화할 수 있다는 점은 분명하다. 그러나 이러한 접근법이 실제로 가치가 있는지에 대해서는 심도 있는 고민이 필요하다"고 지적했다. 또한 그는 "한 마리의 유아를 탄생시키기 위해 많은 배아를 사용하고 다수의 대리모에게 이식한 시도가 상당히 많았다"며, 연구 과정에서의 동물 사용량과 실험의 효율성에 대해 우려했다. 러벨-뱃지 교수는 이 연구에서 단 한 마리의 유아만 탄생했다는 사실을 문제삼았다. 그는 "단 한 번의 성공 사례만으로는 이 기술의 성공률에 대한 명확한 결론을 내리기 어렵다. 이 기술의 신뢰성과 효율성을 입증하기 위해서는 더 많은 성공 사례가 필요하다"고 강조했다. 이러한 입장은 동물 실험의 윤리적 측면과 실험의 효율성 사이에서 고려해야 할 중요한 요소들을 드러내고 있다. 최근 붉은털원숭이의 복제 성공은 의료 연구의 효율성 증대와 질병 치료법 개발의 속도를 높이는 데 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대되지만, 동시에 동물 복지와 윤리적 문제에 대한 논란을 야기할 것으로 예상된다. 이에 따라 과학의 발전과 동물 복지, 윤리적 가치 사이에서 균형을 찾기 위한 지속적인 논의가 필요할 것으로 보인다.
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[퓨처 Eyes(21)] 붉은털원숭이 복제 성공, 의학 연구의 '게임 체인저' 될까?
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생쥐용 VR 고글 개발, 뇌 연구의 새로운 장을 열다
- 생쥐를 위한 새로운 가상현실(VR) 고글이 개발됐다. 이 고글은 기존 VR 시스템이 가진 단점을 개선하여, 생쥐가 가상 환경에 완전히 몰입할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 생쥐의 뇌 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있을 것으로 기대된다. 과학 전문매체 아이에프엘 사이언스(IFL SCIENCE)에 따르면 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀이 새로운 VR 고글을 개발했다. 이 고글은 생쥐의 행동을 뇌 회로와 함께 연구하는데 사용될 예정이다. 기존의 VR 시스템은 컴퓨터 화면을 사용하여 생쥐가 화면 주변을 볼 수 있었으나, 3D 깊이를 제대로 전달하지 못하는 등의 제약이 있었다. 또한, 머리 위 위협을 시뮬레이션하는 데에도 한계가 있었다. 새로운 VR 고글은 이러한 문제점들을 해결하여 생쥐의 행동과 뇌 활동 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 연구팀이 개발한 생쥐용 미니어처 VR 고글은 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린으로 구성되어 있다. 이 렌즈와 스크린은 트레드밀 위의 생쥐의 얼굴 가까이에 배치되어 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 생쥐 맞춤형 VR 시스템의 이름은 iMRRSIV(Miniature Rodent Stereo Illumination VR, 미니어처 설치류 입체 조명 VR)이다. 인간 VR 헤드셋과 달리 이 고글은 실제로 생쥐의 머리를 감싸지 않는다. 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린을 런닝머신에 있는 동물의 얼굴 가까이에 배치하여 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 보다 전통적인 VR 시스템을 사용하여 몇 가지 흥미로운 통찰력을 얻었지만 쥐는 화면 주변을 볼 수 있으며 이로 인해 훈련이 더 어려워졌다. iMRRSIV는 큰 발전을 이루었다. 새로 개발된 고글을 사용하면 연구 대상인 생쥐들이 가상 환경을 자유롭게 탐색할 수 있다. 연구자들은 이를 통해 생쥐가 가상 환경에서 어떤 행동을 하는지 관찰함으로써, 생쥐의 뇌 작동 방식을 이해할 수 있다. 이 고글은 실험실에서 생쥐들의 행동을 뇌 회로와 연계하여 연구하는 데 사용된다. 기존의 VR 시스템은 생쥐가 주변 실험실 환경을 볼 수 있었지만, 새로운 VR 고글은 생쥐의 시야를 완전히 차단하여 더욱 깊은 몰입을 가능하게 한다. 이로 인해 d연구자들은 뇌의 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있게 됐다. 논문 수석 저자인 돔 핑케(Dom Pinke)는 "지금까지 실험실에서는 동물을 둘러싸기 위해 대형 컴퓨터나 프로젝션 스크린을 사용해 왔다. 인간에게 이것은 거실에서 TV를 보는 것과 같다. 여전히 소파와 벽이 보인다"라며 기존 VR의 단점을 설명했다. 그는 "우리는 여전히 개선 작업을 하고 있지만 우리 고글은 작고 상대적으로 저렴하며 사용자 친화적이기도 하다. 이를 통해 VR 기술을 다른 연구실에서도 더 많이 이용할 수 있게 될 것이다"라고 말했다. 예를 들어, 연구팀은 이 고글을 활용하여 생쥐가 포식자로부터 도망치는 행동을 연구했다. 연구팀은 생쥐용 VR 고글을 사용하여 머리 위의 위협을 시뮬레이션하며 실험에서 혁신적인 결과를 얻었다. 연구팀은 고글을 통해 생쥐의 시야 위에 어두운 원반을 투사하여 포식자를 시뮬레이션했다. 원반이 커질수록, 생쥐들은 도망치거나 얼어붙는 두 가지 다른 반응을 보였다. 돔 핑케는 "쥐의 시야는 새처럼 상공에 있는 포식자를 감지하는 데 매우 민감하다"면서 "이것은 학습된 행동이 아니라 쥐의 뇌에 각인된 행동이다"라고 말했다. 이 연구는 생쥐의 뇌에서 이러한 반응을 조절하는 신경 회로를 연구하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 연구는 생쥐의 본능적 반응과 생존 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것으로 기대된다. 이러한 혁신적인 접근법은 생쥐의 뇌가 다양한 상황에 어떻게 반응하는지를 이해하는 데 큰 도움이 될 뿐만 아니라, 뇌 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 새로운 시각을 제공한다. 연구진은 앞으로 생쥐가 포식자에 의한 위협이 아닌 상황에서의 뇌 활동을 연구할 예정이다. 또한, 이 고글을 활용하여 뇌의 작동 원리를 더 깊이 연구하고, 다양한 동물을 대상으로 한 실험에도 활용할 계획이다. 이러한 혁신적인 연구는 VR 기술이 생물학과 뇌과학 연구에 미치는 긍정적인 영향을 보여주며, 이 분야의 접근성을 향상시킬 수 있는 가능성을 제시한다. 공동 제1저자인 존 이사(John Issa)는 "미래에는 쥐가 먹이가 아니라 포식자인 상황을 살펴보고 싶다"고 말했다. 그는 "예를 들어 파리를 쫓는 동안 뇌 활동을 관찰할 수 있다. 그 활동에는 많은 깊이 인식과 거리 추정이 포함된다. 이것이 바로 우리가 포착할 수 있는 것들이다"라고 말했다. 이 연구는 저널 '뉴런(Neuron)'에 게재됐다.
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생쥐용 VR 고글 개발, 뇌 연구의 새로운 장을 열다
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[퓨처 Eyes(11)] 나노와이어 '두뇌' 네트워크, "즉시 학습하고 기억" 가능성 입증
- 최근 '나노와이어 두뇌' 등 물리적 신경망의 혁신적인 발전이 주목을 받고 있다. 뇌의 뉴런이 작동하는 방식에서 영감 받은 물리적 신경망은 최근 실험에서 처음으로 즉석에서 학습하고 기억하는 것이 확인되는 단계에 이르렀다. 나노와이어 두뇌는 인공 지능(AI)과 기계 학습 분야에서 사용되는 혁신적인 기술 중 하나다. 이 개념의 핵심은 미세한 나노스케일의 와이어를 사용하여 인간 두뇌의 작동 방식을 모방하는 것이다. 다시 말하면, 나노와이어 두뇌 또는 나노와이어를 사용하는 인공 신경망은 뇌의 구조와 기능을 모방하기 위해 나노스케일의 전도성 와이어를 사용하는 첨단 기술이다. 이 기술은 신경과학과 나노기술의 교차점에 있으며, 인공 지능과 머신 러닝 분야에서 혁신적인 발전을 가져올 가능성이 크다. 과학전문 매체 사이키(phys.org)에 따르면 호주 시드니 대학교와 미국 로스앤젤레스 캘리포니아 대학교의 과학자들이 주도한 최근 연구에서 나노와이어 네트워크(신경망)가 뇌의 뉴런처럼 작동하여 '즉석에서 학습하고 기억'하는 능력을 보여주었다. 나노와이어 신경망이란? 나노와이어 네트워크는 직경이 불과 10억 분의 1미터인 미세한 와이어들로 구성되어 있다. 이 와이어들은 어린이 게임 '나무 블록 빼기 놀이'(Pick Up Sticks, 쌓아 올려져 있는 나무 조각들의 밑창 빼기)와 유사한 패턴으로 배열되어 있으며, 인간 뇌의 신경망을 모방한다. 이는 복잡한 실제 학습과 기억 작업을 수행할 수 있는 저에너지 기계 지능 개발의 가능성을 열어주고 있다. 논문 제1저자인 루오민 주(Ruomin Zhu) 시드니대학교 나노연구소 및 물리학과 박사과정 연구원은 "나노와이어 네트워크를 사용해 뇌에서 영감을 받은 학습·기억 기능을 동적 스트리밍 데이터 처리에 활용할 수 있다"고 설명했다. 기억과 학습 작업은 나노와이어가 교차하는 접점에서 발생하는 전자 저항의 변화를 이용한 간단한 알고리즘을 통해 이루어진다. 이 기능은 '저항성 메모리 스위칭'으로 알려져 있으며, 전기적 입력이 전도성 변화와 맞닥뜨릴 때 발생한다. 이는 인간 뇌의 시냅스에서 일어나는 현상과 유사하다. 이 연구는 인공 지능과 기계 학습 분야에서 새로운 장을 열고 있으며, 향후 더욱 효율적이고 지능적인 기계 시스템의 개발로 이어질 것으로 기대된다. 이 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 11월 1일 게재됐다. 이 연구에서 과학자들은 이미지에 해당하는 전기 펄스 시퀀스를 인식하고 기억하는 방법으로 나노와이어 네트워크를 활용했다. 이는 인간 뇌의 정보 처리 방식에서 영감을 얻은 것으로, 뇌과학과 인공 지능의 접목을 시도한 중요한 연구 사례로 평가된다. 전화번호 기억과 비슷 연구 책임자인 즈덴카 쿤치치 교수는 이 기억 과제가 전화번호를 기억하는 것과 비슷하다고 설명했다. 그는 이 네트워크가 MNIST 데이터베이스의 필기 숫자 이미지, 즉 머신 러닝에서 사용되는 7만개의 작은 회색조 이미지 컬렉션을 활용하여 벤치마크 이미지 인식 작업을 수행했다고 말했다. 쿤치치 교수는 "과거 연구에서 나노와이어 네트워크가 간단한 작업을 기억하는 능력을 증명했다. 이번 연구는 온라인으로 접근 가능한 동적 데이터를 활용하여 작업을 수행함으로써 이러한 연구 결과를 확장했다"고 덧붙였다. 그는 "지속적으로 변경되는 대량의 데이터를 처리할 때 온라인 학습 기능을 달성하는 것은 어려운 과제다. 표준 방식은 데이터를 먼저 메모리에 저장한 후 이를 활용해 머신 러닝 모델을 훈련하는 것이지만, 이 방법은 광범위한 적용에는 너무 많은 에너지를 소모한다"고 설명했다. 이어 "우리의 새로운 접근 방식을 통해 나노와이어 신경망은 데이터 샘플마다 즉시 학습하고 기억함으로써 온라인으로 데이터를 추출할 수 있으며, 이는 메모리와 에너지 사용을 크게 줄여준다"고 말했다. 루오민 주 연구원은 온라인 정보 처리의 추가적인 장점을 언급했다. 그는 "예를 들어, 센서에서 데이터가 지속적으로 스트리밍되는 상황에서는, 인공 신경망을 활용한 머신 러닝이 실시간으로 적응할 수 있어야 한다. 하지만 현재 기술은 이에 최적화되어 있지 않다"고 부연했다. 이 연구에서 나노와이어 신경망은 테스트 이미지를 93.4%의 정확도로 식별하며 벤치마크 머신 러닝 성능을 입증했다. 연구에 포함된 기억 과제는 최대 8자리 숫자 시퀀스를 재생하는 것이었다. 두 과제 모두에서, 데이터를 네트워크로 스트리밍하여 온라인 학습 능력을 증명하고, 메모리가 학습을 어떻게 향상시키는지를 보여주었다. 나노와이어 두뇌 특징 나노와이어 두뇌의 특징으로는 나노스케일 구조와 전도성, 플라스틱성, 저에너지 소비 등이 있다. 먼저 나노와이어는 극도로 작은 크기(일반적으로 나노미터 단위)를 가지고 있어, 매우 높은 밀도의 신경망을 구현할 수 있다. 이는 인간 두뇌의 복잡한 신경망을 모방하는 데 유리하며, 여러 신경망의 연결을 통해 복잡한 계산을 수행할 수 있다. 전통적인 전자 기기에 비해 에너지 효율이 높아 저에너지를 사용한다. 또한 나노와이어는 전기 신호를 효율적으로 전달할 수 있어, 뇌의 신경 전달 방식을 모방하는 데 적합하다. 나노와이어 기반 신경망은 플라스틱성(학습과 기억에 필요한 구조적, 기능적 변화)을 통해 새로운 정보를 학습하고 저장할 수 있다. 나노와이어는 전기화학적 신호를 사용하여 정보를 처리하고 저장한다. 뉴런과 같이 동적으로 연결되며, 학습과 기억 과정에서 이들 연결이 강화되거나 약화된다. 나노와이어 두뇌 응용 분야 나노와이어 두뇌는 인간 두뇌와 유사한 방식으로 정보를 처리하고 학습하는 AI 시스템에 활용된다. 데이터 스트리밍과 실시간 학습 능력을 통해 기계 학습 모델을 개선하는 데 사용될 수 있다. 자율적인 의사결정과 복잡한 환경에서의 적응력을 갖춘 로봇에 적용될 수 있다. 나노와이어 기반 기술은 미래의 AI 및 컴퓨팅 분야에서 중요한 역할을 할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 그러나 이 기술은 아직까지 연구 개발 단계에 있으며, 상용화까지는 추가 연구와 발전이 필요하다. 이러한 나노와이어 두뇌 기술은 빠르게 진화하고 있는 분야로, 그 개발과 응용은 향후 몇 년 동안 상당한 관심을 끌 것으로 예상된다.
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[퓨처 Eyes(11)] 나노와이어 '두뇌' 네트워크, "즉시 학습하고 기억" 가능성 입증
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