짧은 뇌 신호로 의식 깊이 측정하는 새로운 의식지표 제안
'지각'과 '각성' 모두 측정 가능...기존 의식지표 한계 넘어
식물인간 등 의식 장애 상태에서도 명확한 의식 측정 가능
세계적 권위 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 논문 게재
이성환 고려대 인공지능학과 교수팀이 딥러닝으로 실시간 의식의 깊이를 측정할 수 있는 기술을 개발했다. 이성환 교수와 이민지 박사는 매우 짧은 뇌 신호만으로 의식의 깊이를 정량화할 수 있는 의식 지표인 'ECI(Explainable Consciousness Indicator)'를 제안했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 2월 25일(현지시간) 게재됐다.
의식 정량화 기술은 마취 심도 측정, 의식 장애 환자 진단 등 다양한 분야에서 활용되는 뇌과학 분야 핵심기술이다. 의식은 지각(awareness)과 각성(arousal) 두 가지로 구성되는데, 현재 주로 사용되는 의식 지표인 PCI(Perturbational Complexity Index)는 지각만 측정할 수 있는 한계가 있다. 이 탓에 렘수면 상태이거나 특정 마취제를 사용하면 측정이 어려운 단점이 있었다.
이 교수팀이 개발한 ECI 지표는 기존 한계를 넘어 각성과 지각 두 요소를 동시에 측정할 수 있다. 마취나 식물인간 상태와 같은 의식 장애 상황에서도 명확한 측정이 가능하다. 또 1초 가량의 짧은 뇌 신호만으로도 의식의 깊이를 측정할 수 있다. 이 교수팀은 "의식 수준과 관련한 뇌 활성 부위를 설명해준다는 점에서 매우 실용적인 지표"라고 설명했다.
이성환 고려대 교수는 "사람들은 흔히 불러서 반응이 있으면 의식이 있고, 반응이 없으면 의식이 없다고 간단하게 생각하지만 실제로 의식은 굉장히 복잡한 뇌의 정신 작용"이라며 “이번 논문은 의식의 수준을 각성과 지각 두 요소에서 실시간으로 정량화해 설명하는 세계 최초의 기술을 담은 것"이라고 강조했다.
이번에 개발한 지표에 대해선 "수면, 마취, 질병 등 다양한 분야에 적용이 가능한 의식 지표"라며 "수술 중 환자의 마취 심도를 측정한다거나 식물인간과 같은 의식 장애 환자의 진단에도 유용하게 사용할 수 있는 기술"이라고 말했다. 이어 "이런 환자는 데이터를 길게 획득하기 어려운데 짧은 신호로 신뢰성 있는 지표를 계산할 수 있다는 점에서 괄목할 만한 성과"라고 덧붙였다.
이번 연구 결과는 세계적 권위의 과학저널 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 게재됐다. 논문명은 'Quantifying Arousal and Awareness in Altered States of Consciousness using Interpretable Deep Learning'이다. 연구는 과기정통부와 정보통신기획평가원의 '인공지능대학원지원사업'과 'AI혁신허브사업' 지원을 받아 이뤄졌다.
AI타임스 김동원 기자 goodtuna@aitimes.com
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이성환 고려대 교수, 딥러닝으로 식물인간 의식 측정하는 기술 개발 - AI타임스
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