인공지능으로 우울증을 치료한다?

• 연구팀은 9월 20일 Nature에 중증 우울증 환자 10명을 대상으로 한 연구 결과를 보고
• 인공 지능(AI)을 사용하여 뇌에 이식된 전극을 사용하여 전기 펄스를 전달하는 기술인 DBS 으로 치료받은 사람들의 우울증 회복과 관련된 뇌 신호를 식별함

어떤 장점이 있는걸까?

• 우울증은 환자가 스스로 보고하는 증상에 의존해야 하므로 치료 효과를 객관적으로 측정하기가 어렵고 치료 시 자극 전압 조정이 필요한지 평가하기 어려움
• 우울증 회복을 보다 객관적으로 측정하기 위해 뇌 활동을 측정하는 센서와 뇌 자극을 위한 표준 전극이 포함된 DBS 장치를 개발, 우울증 환자 10명에게 이식
• 24주간의 자극 후 10명의 참가자 중 9명은 증상이 크게 개선되었으며, 7명은 질병 완치 기준을 충족
• 참가자들의 뇌 기록을 바탕으로 AI 모델을 사용하여 중증 우울증과 관련된 뇌 패턴을 식별
• 연구 종료 시점의 뇌 기록을 사용하여 성공적인 치료와 관련된 뇌 패턴을 식별하도록 모델을 훈련
• 이 모델은 90% 이상의 정확도로 두 가지 상태 (우울증과 회복)를 구분함

적용을 위한 방안

• 더 많은 사람을 대상으로 이 접근법을 검증하는 것뿐만 아니라 뇌 패턴이 나타내는 생물학적 특성을 밝혀야함
• 다른 참가자들을 대상으로 업데이트된 DBS 장치를 테스트하는중
• 이는 미국 규제 당국의 승인을 받았기 때문에 결과가 좋으면 임상시험을 시작할 예정

-Alagapan, S. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-023-06541-3 (2023).

뇌가 없어도 학습할 수 있다?

해파리는 뇌가 없어도 시각적, 기계적 신호를 이용해 장애물을 피하는 법을 학습할 수 있다는 사실이 밝혀짐

• 해파리가 강력한 인지 능력, 즉 연상을 통해 학습할 수 있음을 처음으로 입증되었음
• 카리브해 상자해파리(Tripedalia cystophora)는 뇌는 없지만 무언가에 부딪히는 느낌을 시각적 신호와 연관시키고 그 정보를 사용하여 향후 충돌을 피하도록 학습이 가능함
• 이는 19세기 후반 신경학자 이반 파블로프가 개를 대상으로 한 실험으로 유명해진 연상 학습이라는 학습 유형을 보여줌 (동물은 훈련을 통해 한 자극을 다른 자극과 연관시키는 법을 배움)
• 인간부터 새, 문어, 심지어 곤충에 이르기까지 많은 동물이 연상 학습을 할 수 있음
• 이번 상자해파리 발견은 연상 학습에 중추 신경계 또는 뇌가 필요하지 않다는 것을 보여주기 때문에 매우 중요한 의미

어떻게 실험한걸까?

• 야생에서 상자해파리는 맹그로브 나무 뿌리 사이에서 작은 갑각류를 먹이로 삼음
• 이러한 환경을 모방하기 위해 코펜하겐 대학의 연구진은 벽에 검은색과 흰색 또는 회색과 흰색 세로 줄무늬가 있는 원통형 수조에 상자 해파리를 넣어 맑은 물이나 탁한 물에서 맹그로브 뿌리처럼 보이게 함
• 탁한 물 수조에서 해파리는 시각 시스템이 회색 줄무늬를 명확하게 감지하지 못해 벽에 부딪힘
• 몇 번의 부딪힘이 있은 후, 해파리들은 벽에 너무 가까워지면 빠르게 헤엄쳐서 벽에서 멀어지는 행동을 함

• 유전자와 생화학 경로를 파악하면 학습의 진화적 기원을 추적하는 데 도움이 될 수 있음
• 더 먼 진화의 지점 (신경이 없는 동물..) 을 살펴볼수록 연상 학습이 언제 진화했을지에 대한 아이디어를 얻을 수 있을 것
• 해파리가 세포 수준에서 학습하는 방법에 대한 연구 결과를 비생물학적 시스템에 적용하여 로봇이 패턴을 인식하는 방법을 배울 수 있도록 적용

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