일본 연구진이 개인의 뇌 구조를 기반으로 행동을 90% 이상 정확도로 예측하는 '디지털 트윈 뇌' 기술을 개발했다.
18일(현지시간) 국제학술지 'BME 프론티어스'(BME Frontiers)에 따르면 일본 국립정신신경의료연구센터와 도호쿠대 공동 연구팀은 개인의 뇌 신경망 지도인 '커넥톰'(connectome)을 행동 예측 모델로 전환하는 데 성공했다고 밝혔다.
연구팀은 개인의 뇌 기능적 커넥톰 데이터를 입력하면, 특정 과제 수행 시 행동 선택이나 반응 시간, 뇌 혈류역학 반응(BOLD) 신호 등을 시뮬레이션하는 인공지능(AI) 모델을 설계했다.
정신질환자와 건강한 사람 등 총 228명을 대상으로 한 검증 연구에서 이 기술은 90% 이상의 정확도로 행동 선택을 예측했다. 반응 시간 예측의 상관관계는 0.85 이상, 뇌 활동 패턴 예측 정확도는 0.84에 달했다.
특히 이 기술은 가상으로 뇌 특정 부위의 반응을 조절하는 시뮬레이션도 가능하다. 연구팀은 감정 지표인 편도체 반응 강도와 인지 지표인 처리 속도를 가상으로 조절하는 데 성공했다.
연구팀은 이를 통해 개인의 뇌 구조에 따라 치료 효과가 어떻게 다를지 미리 예측할 수 있다고 설명했다. 이는 개인별 특성을 고려한 맞춤형 정신의학 치료의 새로운 가능성을 제시한다.
연구팀은 향후 더 많은 데이터를 확보하고 분자 수준의 정보까지 통합해 약물 치료 효과를 시뮬레이션하는 등 연구를 확장할 계획이다. 이번 연구는 정신질환의 원인을 규명하고 개인 맞춤형 치료법을 설계하는 데 중요한 발판이 될 것으로 평가된다.