[뉴 프런티어] 이종감각 통합 신경회로망 발굴…두뇌 치료기술 특허 선점 나서

KAIST 감각처리연구실

인공지능(AI)이 사회적 이슈로 부각되면서 인간의 뇌에 대한 관심도 커지고 있다. 학습과 기억, 추론과 판단 등을 가능하게 하는 고위 뇌 인지 기능 원리를 이해하려면 감각의 재구성 신경회로망에 대한 이해가 필수적이다. 즉 사람의 두뇌가 외부 감각 정보를 처리하고 통합, 조절하는 원리를 이해하는 것이 중요하다.

오감의 정보는 개별 감각피질에서 1차로 처리되고 다양한 신경조절인자에 의해 개별 감각 지각으로의 확장이 가능하다. 이후 다중 감각 정보는 상위 두뇌 영역에서 통합된다.

KAIST 감각처리연구실(책임교수 이승희)은 이러한 감각 처리, 조절, 통합의 신경회로망이 복잡한 대뇌피질 신경망에서 어떻게 이뤄지는지에 대한 답을 찾고 있다. 연구실은 개별 감각 피질에서 처리되는 정보가 내부 신경세포들 사이에서 어떻게 조절될 수 있는지를 알 수 있는 새로운 미세 신경회로망의 기능을 밝혀냈다.

이승희 교수

대뇌 피질의 억제성 신경세포들 타입에 따라 감각 정보의 신경 처리가 다르게 조절되고, 이러한 신경회로망이 동물의 지각이나 사물 인식에 미치는 영향을 동물인지행동의 변화로 입증한 것이다. 또 감각 피질 활성을 조절하는 신경회로망 발굴을 통해 피질 하부 신경센터의 기능을 규명했고 서로 다른 감각 피질에서 처리된 이종 감각 정보가 연합되는 피질의 영역까지 발견하는 등의 성과를 올렸다.

특히 세계 최초로 감각양식별 정보처리 과정이 선택적으로 조절되거나 통합될 수 있는 신경회로망을 찾아냈다. 이로써 서로 다른 감각양식 정보가 대뇌 피질에서 통합되는 메커니즘을 새로이 규명할 수 있었다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 상위 3% 이내 저널인 ‘Neuron’지에 발표되는 등 전 세계 학계의 주목을 받은 바 있다.

두뇌 회로망 원리는 인공지능의 사물 및 상황인식 능력 강화에 활용될 수 있을 뿐 아니라 관련 알고리즘 및 사물인터넷 기술 개발에도 혁신을 가져올 수 있다. 나아가 생체 뇌 기능 연구를 통해 자폐나 집중력 조절장애 등과 관련된 두뇌 신경회로망 및 바이오 마커 발굴, 두뇌 치료기술 개발 등의 원천 기술로 활용되거나 특허 선점도 가능할 전망이다.

이승희 교수는 “튼튼한 기초연구를 바탕으로 이런 성과를 거둘 수 있었다”며 “창의적인 연구를 이어가려면 기초연구에 대한 투자와 관심이 중요하다”고 강조했다. 이 교수는 “감각의 재구성 신경회로망에 대한 이해는 미래 산업 발전 측면에서도 매우 큰 의미를 갖는 만큼 후속 연구에 더욱 매진하겠다”고 전했다.