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[인터뷰] 바이오인공지능연구센터 ABC #008 | 신현우 의과대학 교수

의학의 길을 걷는 이들에게 임상과 연구는 떼려야 뗄 수 없는 관계입니다. 신현우 교수는 이비인후과 레지던트 시절 코폴립과 수면무호흡증이라는 두 질환에 깊은 관심을 갖게 되었습니다. 환자를 진료하는 것에서 나아가 질병의 근본적인 원인을 파악하고자 전일제 박사 과정을 거치며 저산소증 연구에 매진했습니다. 이러한 학문적 여정은 그를 단순한 임상의를 넘어 상부 기도의 건강을 책임지는 연구자로 성장시켰으며, 현재는 10년 넘게 연구 중심의 의사로서 호흡의 질을 높이는 다양한 탐구를 이어가고 있습니다. 상부 기도는 코에서 후두까지 이어지는 통로로, 우리가 생명을 유지하기 위해 산소를 받아들이는 첫 관문입니다. 수면무호흡증은 낮에는 멀쩡하던 이 통로가 밤에 잠들 때만 반복적으로 막히는 독특한 질환입니다. 기도가 막히면 체내 산소 공급이 중단되어 뇌가 강제로 잠을 깨우게 되는데, 이 과정이 밤새 반복되면서 심각한 피로와 건강 악화를 초래합니다. 심한 경우 수면 중 돌연사로 이어질 만큼 위험하지만, 많은 이들이 이를 단순한 잠버릇으로 치부하며 방치하는 경우가 많아 각별한 주의가 필요합니다. 과거에는 수면무호흡증의 심각성을 단순히 시간당 호흡이 멈추는 횟수로만 판단했습니다. 하지만 10초간의 가벼운 잽과 같은 무호흡과 몸에 큰 충격을 주는 카운터펀치 같은 무호흡을 동일하게 평가하는 것은 한계가 있습니다. 우리 몸의 반응은 뇌파, 심전도, 근전도 등 복잡한 생체 신호로 나타나며, 이를 사람이 일일이 분석하기에는 데이터의 양이 방대합니다. 이를 해결하기 위해 인공지능 기술이 도입되었으며, 수만 건의 데이터를 학습한 인공지능은 이제 환자 개개인의 수면 상태를 더욱 정밀하고 정량적으로 예측하는 핵심 도구가 되었습니다. 수면에 대한 흔한 오해 중 하나는 주중에 부족했던 잠을 주말에 몰아서 자면 회복될 것이라는 생각입니다. 하지만 한 번 손상된 수면 리듬과 그로 인한 신체적 타격은 나중에 더 많이 잔다고 해서 완전히 보상되지 않습니다. 또한 코골이를 단순히 체격이 좋은 사람의 특징으로 가볍게 여기는 것도 위험합니다. 코골이 환자의 상당수는 이미 수면무호흡증을 동반하고 있으며, 이를 방치할 경우 뇌졸중이나 심근경색 같은 치명적인 합병증으로 이어질 확률이 매우 높습니다. 따라서 매일 규칙적인 수면 시간을 확보하는 것이 무엇보다 중요합니다. 인공지능이 의료 현장에 깊숙이 들어오면서 의사의 역할을 대체할 것인가에 대한 논의가 활발합니다. 기술적으로 인공지능은 방대한 정보를 처리하며 의료진의 판단을 보조하는 훌륭한 파트너가 될 수 있습니다. 다만 최종적인 결정에 따른 법적 책임과 사회적 합의는 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있습니다. 결국 미래의 의료는 인공지능을 통한 정밀한 진단과 인간 의사의 책임감이 조화를 이루는 방향으로 나아갈 것입니다. 건강한 삶을 위해 수면과 운동, 식사의 균형을 맞추는 개인의 노력 또한 기술의 발전만큼이나 필수적인 요소입니다.

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[질문Q] 뇌를 조작해서 포만감을 느끼게 할 수 있다? | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 3강 | 뇌 커넥톰, 마음을 볼 수 있을까?

현대 과학은 뇌의 특정 부위를 정밀하게 자극하여 신체적 변화를 유도하는 단계에 이르렀습니다. 특히 비만 문제는 현대 사회의 심각한 질병으로 인식되기에 관련 연구가 매우 활발히 진행되고 있습니다. 궁상핵에 위치한 POMC 뉴런을 24시간 동안 자극했을 때, 실험용 쥐의 몸무게가 10%나 감소했다는 연구 결과는 시사하는 바가 큽니다. 이는 향후 기술적 완성도와 윤리적 논의가 뒷받침된다면, 힘든 식이요법 없이도 뇌 자극을 통해 체중을 조절할 수 있는 혁신적인 가능성을 열어줍니다. 뇌가 시각 정보를 처리하는 방식은 개인마다 뚜렷한 차이가 존재할 수 있습니다. 같은 색상을 보더라도 반응하는 뉴런의 신호 체계가 다를 수 있기 때문에, 이를 정확히 해독하기 위해서는 개인별 어휘 사전이 필요할지도 모릅니다. 현재는 공통적인 신호를 바탕으로 눈썹의 유무나 입술의 색상 같은 보편적인 특징을 파악하는 수준에 머물러 있지만, 기술이 정교해짐에 따라 개인의 고유한 뇌 신호 체계를 완벽히 분석하려는 시도는 계속될 것입니다. 이러한 개별 차이를 극복하는 것이 뇌 신호 해독 기술의 핵심 과제 중 하나입니다. 상상이라는 추상적인 정신 활동 역시 뇌의 전기 신호로 포착될 수 있는 영역입니다. 특정 대상을 상상할 때 발생하는 고유한 신호를 수집하여 데이터베이스를 구축한다면, 인간의 내면 세계를 시각화하는 것도 불가능한 일은 아닙니다. 이론적으로는 망막에 영상을 투사하여 시신경을 통해 타인의 꿈속에 특정 이미지를 전달하는 시나리오까지 상상해 볼 수 있습니다. 비록 현재의 기술 수준은 초보적인 단계에 불과하지만, 인간의 모든 감각과 사고가 결국 전기 신호로 변환된다는 점을 고려할 때 뇌 과학의 확장성은 무궁무진하다고 볼 수 있습니다. 뇌 신경망 지도인 커넥톰 연구는 생명체의 행동 원리와 지능의 본질을 규명하는 핵심 열쇠입니다. 초기에는 구조가 단순한 예쁜꼬마선충을 중심으로 연구가 진행되었으나, 최근에는 수만 개의 뉴런을 가진 초파리로 그 영역이 확대되어 방대한 데이터 분석이 이루어지고 있습니다. 전자현미경을 이용해 뇌 조직을 미세하게 절단하고 연결 구조를 파악하는 이 거대한 작업이 완성되면 뇌 과학의 새로운 역사가 열릴 것으로 기대됩니다. 복잡한 신경망의 연결성을 이해하는 것은 인간의 뇌가 작동하는 근본적인 메커니즘에 다가가는 과정입니다. 감정은 진화의 긴 여정 속에서 생명체가 생존하기 위해 선택한 고도의 의사결정 전략입니다. 대뇌 신피질이 발달하지 않은 파충류조차 감정과 유사한 반응을 통해 환경에 적응해 왔다는 사실은 감정의 근원적인 중요성을 잘 보여줍니다. 이러한 감정의 메커니즘은 현대 인공지능 분야에서도 충분히 구현될 가능성이 큽니다. 다만 인공지능이 느끼는 감정이 인간의 주관적인 경험과 동일한 형태일지는 알 수 없습니다. 그럼에도 불구하고 감정의 파라미터를 수치화하고 모델링하려는 노력은 지능의 정의를 새롭게 정립하며 미래 기술의 방향을 제시합니다.

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[석학인터뷰] 임창환_ 뇌와 AI의 합체! 50년, 아니 20년 후 가능하다? | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

현대 과학의 최전선이라 불리는 뇌 연구 분야는 마치 치열한 전쟁터와 같습니다. 인류가 아직 뇌의 신비를 20% 정도밖에 이해하지 못하고 있는 상황에서, 이 미지의 영역을 선점하는 것은 국가와 인류의 미래가 걸린 중대한 과제입니다. 비록 거대한 지식의 피라미드를 쌓아 올리는 과정에서 벽돌 하나를 놓는 정도의 작은 기여일지라도, 그 한 걸음이 가지는 가치는 매우 큽니다. 연구자들은 이러한 사명감을 바탕으로 광속으로 발전하는 기술 경쟁 속에서 뇌의 비밀을 풀기 위해 끊임없이 정진하고 있으며, 이 분야에 대한 깊은 애정과 책임감을 느끼고 있습니다. 최근 뇌 공학의 흐름은 단순한 성능 향상을 넘어 실용적인 응용 분야로 그 범위를 넓혀가고 있습니다. 과거에는 뇌파 신호를 분석하는 알고리즘 개발에 집중했다면, 이제는 이를 활용해 드론을 조작하거나 휠체어 및 외골격 로봇을 제어하는 단계에 이르렀습니다. 더 나아가 생각만으로 냉장고나 TV 같은 가전제품을 조작하는 기술도 현실화되고 있습니다. 이러한 기술적 진보는 신체적 제약을 극복하게 해줄 뿐만 아니라, 인간과 기계가 소통하는 방식 자체를 근본적으로 변화시키고 있습니다. 일상 속의 다양한 기기들이 뇌와 연결되는 시대가 머지않았습니다. 연구의 지평은 뇌 신호를 넘어 얼굴 부위에서 발생하는 다양한 생체 신호로까지 확장되고 있습니다. 안면 근육의 움직임에서 발생하는 근전도나 눈동자의 움직임을 포착하는 신호를 결합하여, 더욱 정교한 인간-컴퓨터 인터페이스를 구축하고 있습니다. 또한 단순히 신호를 읽는 것에 그치지 않고, 전자기 자극이나 빛을 이용해 뇌 기능을 적절하게 조절하는 기술도 활발히 개발 중입니다. 이는 외부 자극을 통해 뇌의 상태를 최적화함으로써 인지 능력을 향상하거나 질환을 치료하는 데 기여할 수 있습니다. 이러한 다각적인 접근은 인간의 능력을 확장하는 새로운 열쇠가 될 것입니다. 미래의 뇌 과학은 인간의 자연 지능과 인공지능이 하나로 결합한 '브레인 3.0' 시대를 지향합니다. 이는 마치 공상과학 영화 속의 전사처럼 인간의 뇌 일부를 인공 뇌로 대체하여 본래 하나였던 것처럼 작동하게 만드는 개념입니다. 과거 전기차의 보급 속도를 예측하지 못했듯, 뇌 공학의 발전 속도 역시 우리의 상상을 초월하고 있습니다. 글로벌 기업들의 적극적인 참여와 기술 혁신이 가속화됨에 따라, 머지않은 미래에는 뇌에 마이크로칩을 삽입하여 기능을 확장하는 것이 일상적인 풍경이 될지도 모릅니다. 약 20년 뒤면 이러한 기술이 대중화될 것으로 전망됩니다. 기술 개발의 궁극적인 지향점은 연구실을 넘어 실제 도움이 필요한 사람들에게 닿는 것입니다. 특히 사지 마비 환자나 신경계 손상을 입은 분들에게 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 새로운 삶의 희망이 됩니다. 실제로 루게릭병 환자들을 포함한 50명 이상의 임상 시험을 통해 기술의 실용성을 검증하며, 환자들이 만족해하는 모습에서 연구의 진정한 보람을 찾습니다. 단순한 기술적 성취를 넘어 사회적 가치를 실현하는 이러한 노력은 전 세계적으로도 높은 평가를 받으며 미래 의료의 핵심으로 자리 잡고 있습니다. 실용적인 기술 개발은 연구자들에게 가장 큰 자부심의 원천입니다.

임창환

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[인터뷰] 바이오인공지능연구센터 ABC #008 | 신현우 의과대학 교수

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