AI, 베일에 싸였던 '뇌간' 신경망 지도로 그린다
- •MIT 연구진이 MRI 스캔에서 핵심 뇌간 신경다발을 정밀하게 매핑하는 AI 도구를 개발했다.
- •BSBT 알고리즘은 파킨슨병, 알츠하이머, 다발성 경화증의 징후를 나타내는 구조적 바이오마커를 식별한다.
- •해당 소프트웨어는 7개월간의 회복 기간 동안 혼수상태 환자의 신경 치유 과정을 성공적으로 추적해 냈다.
인간의 뇌간은 크기가 작을 뿐만 아니라 호흡이나 심장 박동으로 인한 미세한 움직임의 간섭을 끊임없이 받기 때문에 의료 영상 분야에서 오랫동안 '블랙박스'로 여겨져 왔다. 이에 따라 MIT와 하버드 대학교, 그리고 매사추세츠 종합병원(MGH) 공동 연구팀은 8개의 뚜렷한 신경섬유 다발을 자동으로 분할하는 AI 기반 소프트웨어인 'BrainStem Bundle Tool(BSBT)'을 선보였다. 이 도구는 시각 피질의 구조를 모방한 합성곱 신경망(CNN)을 활용해 확산 MRI(diffusion MRI) 스캔을 분석하고, 신경섬유를 따라 이동하는 물의 흐름을 추적함으로써 고해상도 신경 연결 지도를 생성한다.
이러한 정밀함 덕분에 의료진은 뇌의 통신 케이블 역할을 하는 백질이 퇴행성 뇌질환 과정에서 어떻게 손상되는지 실시간으로 관찰할 수 있게 됐다. 실제로 BSBT는 파킨슨병 및 다발성 경화증 환자에게서 이전에는 육안으로 확인할 수 없었던 부피 감소와 구조적 무결성 변화의 구체적인 패턴을 식별해 냈다. 특히 마크 올차니(Mark Olchanyi, MIT 연구원)와 에머리 N. 브라운(Emery N. Brown, MIT 뇌인지과학과 교수) 등의 연구진은 이번 기술이 단순한 진단을 넘어 질병의 경과를 예측하는 예후 판정에도 혁신적인 기여를 할 것으로 기대하고 있다.
실제로 이 도구는 외상성 뇌 손상으로 7개월간 혼수상태에 빠졌던 환자의 신경다발이 물리적으로 이동하고 치유되는 과정을 정교하게 추적하는 데 성공했다. 연구진은 이 소프트웨어를 대중에 공개함으로써, 수면 장애부터 신체 마비에 이르기까지 뇌간과 관련된 다양한 질병을 치료하기 위해 뇌간을 '읽을 수 있는 지도'로 전환하는 것을 최종 목표로 삼고 있다.