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.
제 경험상 모든 정신 질환은 서로 연관되어 있고, 도파민 회로, 아마도 측좌핵 수준에서 일어나는 활성화의 변화에서 비롯됩니다. 의식적으로 조절할 수는 있지만 부분적으로만 가능합니다. 명상을 통한 내수용감각(interoception)이 그런 방법입니다.
아니면 화학적으로 꺼 버리거나 초기화할 수도 있는데, 신경이완제의 기본 원리가 바로 이것입니다. 다만 이쪽은 훨씬 거친 방법입니다. 사태가 걷잡을 수 없을 때 쓰는 것이고, 임상의들이 흔히 권하는 만큼 자주 쓸 일은 결코 아닙니다.
ADHD에는 각성제를 처방하는데, 뇌가 도파민이 나올 만한 자극을 찾아다니는 것이라고 보면 이해가 됩니다.
반대로 처치해야 하는 듯한 질환도 있지만, 그쪽은 부작용이 많습니다.
사실 도파민 조절에는 더 세밀한 접근이 필요하고, 이 둘은 한 동전의 양면이라고 생각합니다.
모든 정신 질환을 다 겪어 보셨다는 건가요?
그런 질문을 하게 만드는 병은 못 겪어 봤나 보네요. ;)
그건 아니고요, 제대로 진단이 안 되는 것 같은 증상을 앓은 적은 있어요. 확실히 병이라고 단정할 수는 없지만, 그 고통을 직접 겪었고 해결해 보려고 의료 체계를 거쳤는데 별 성과가 없었습니다.
그런데 제가 자세히 설명했는데도 병원에서 자꾸 대수롭지 않게 넘기는 그 증상들은 여러 가지이고, 많은 질환과 겹쳐요.
그리고 증상을 어떻게 다루려 하는지 이해하려면 관련 연구를 직접 읽어 보셔야 해요(임상 수준에서는 원인을 여전히 전혀 모르고 있어요. 민간 연구는 잘 모르겠지만요).
제가 아는 한 아바나 증후군 발작이었을 수도 있어요. 그것과도 비슷하거든요. 뇌는 그저 신경 전달로 정보를 처리할 뿐이에요. 뇌 신호는 이미 20년 전에 해독할 수 있었고요. 그 뒤로 사람들이 뭘 발명했는지 누가 알겠어요...
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.
저는 5~10분 정도 그렇게 하는데, 처음에는 생각의 양이 줄어들고 이어서 조금 더 차분한 상태에 이를 수 있습니다. 새 생각이 떠오르기도 하지만 오래 빠져들지 않고 넘기는 데는 성공합니다. 그런데 그 차분한 상태가 갑자기 지루해집니다. 뇌가 더 가벼워지는 느낌, 활력이 되살아나는 느낌을 기대했는데, 지금까지는 텅 비어 있고 약간 지루한 상태에서 벗어나지 못하고 있습니다.
지루해지는 게 목적 아닌가요?
저는 명상을 하는 사람도 아니고 깊이 아는 것도 없어요. 그냥 진짜 궁금해서 묻는 거예요.
적어도 제 계획은 그게 아니었어요. 어수선한 생각을 무시해서 생긴 빈자리에 새로운 종류의 평화로운 생기가 들어서리라고 기대했거든요. 게다가 영상 제목에서 일종의 깨달음이라고 주장하는 걸 읽기라도 하면 더 그렇고요.
약간 곁다리 이야기인데, 요즘 저는 잠들려고 할 때 일종의 "명상 비슷한" 것을 합니다. 숫자 300을 눈앞에 그려 놓고 0을 향해 거꾸로 세어 가면서, 머릿속에 떠올린 그 숫자를 하나씩 줄여 나가는 겁니다. 난이도를 더 올리려고 "똑"이라는 말을 속으로 되뇌되, 지금 숫자는 속으로 말하지 않으려고 합니다. 이게 극도로 어려운데, 덕분에 마음이 깨어 있게 만드는 쪽으로 흘러가지 않을 만큼은 자극이 되고, 그렇다고 잠을 방해할 만큼 자극이 심하지도 않습니다.
참고로 ADHD는 현재 범주형 질병으로 보지 않습니다. 독감이나 조현병 같은 질병과 같은 의미의 질병이라고 할 수는 없다는 뜻입니다. 과잉의 병이죠.
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.)
어떤 유형의 간질이신지, 그리고 https://charliefoundation.org/ 를 시도해 보셨는지 궁금합니다(성공 여부는 간질 유형에 따라 달라집니다).
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.
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.
작가가 누구예요?
그레그 이건입니다. 훌륭한 단편집 “Axiomatic”에 실려 있어요.
https://news.ycombinator.com/user?id=EGreg
그레그 이건이요.
훌륭한 작가입니다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Greg_Egan
사람들은 왜 우리가 영원히 살 거라고 생각하죠? 우리는 몸에 대해 거의 아무것도 모르는데요.
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.
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.