주간뇌연구동향 2017-11-06 한국뇌연구원 뇌연구정책센터
1. 스스로바둑깨우친알파고제로 출처 : ScienceTimes, 전자신문 Article: https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24270.html 구글딥마인드팀이지난달 19일과학학술지 네이처 (Nature) 를통해공개한바둑프로그램최신버전 알파고제로 는인공지능이인간도움없이인간을까마득하게초월할수있는잠재력을현실화했다는점에서획기적이라는평가를받는다. 이번연구가단순히바둑을조금더잘두는프로그램이나왔다는정도를훨씬넘어서서, 과학계와산업계의비상한관심을끄는것은이때문이다. 지금까지인공지능시스템은주로인간전문가들의결정을따라하도록만들어진 지도학습시스템 (supervised learning system), 즉인간이인공지능의훈련을감독하는시스템이었다. 인간전문가의결정에대한데이터를구하는데비용이많이들거나, 데이터를믿을수없거나, 그런데이 지난해 3 월, 알파고와대국을벌인이세돌구단 터가아예없는경우가많다는것이구글딥마인드팀의지적이다. 설령신뢰할만한데이터가있더라도 인공지능시스템이인간이만든데이터에의한지도하에훈련을받을경우이탓에인간의한계를뛰어 넘지못할수도있다.
1. 스스로바둑깨우친알파고제로 ( 계속 ) 이런한계를극복하기위해최근에는 강화학습 (reinforcement learning system) 에대한연구가이뤄지고있다. 인간으로부터배우지않고인공지능이스스로수많은시행착오를통해요령을터득하도록하는방법이다. 특히믿을만한인간전문가가아예존재하지않는전혀새로운분야를이런방식으로연구하는데에관심이쏠린다. 강화학습방식으로만들어진알파고제로는지금까지나온알파고버전들중가장강력하다. 구글딥마인드팀이발표한네이처논문에는알파고제로에앞서개발돼인간기사들과대국한기존버전의알파고가여럿나온다. 딥마인드에따르면 2015년유럽챔피언이었던판후이二단을이긴버전은 알파고판 (Fan), 작년이세돌九단을이긴버전은 알파고리 (Lee), 올해 1월온라인대국사이트에등장해인간고수들을 60전전승으로꺾은것은 알파고마스터 (Master) 다. 이중알파고마스터는올해 5월현세계랭킹 1위커제九단을정식대국에서 3대 0 으로물리쳐눈물을흘리게만들었다. 기존최강버전인알파고마스터와이를능가하는알파고제로의기본알고리즘과아키텍처 ( 설계구조 ) 는똑같다. 차이는 인간으로부터배웠느냐, 아니냐 이고, 인간으로부터배우지않은후자가더욱뛰어난실력을됐다. 알파고마스터는그전버전들과마찬가지로인간의대국기보데이터로훈련을받았고바둑을두는전략의일부도인간으로부터입력받은후에이를바탕으로강화학습을했다. 이와달리알파고제로는바둑의기본규칙만아는상태로혼자바둑을두는강화학습방식만으로인간으로부터의가르침없이바둑의이치를깨우쳤다. 논문에는실린 엘로 (Elo) 방식점수비교도실려있다. 대개프로九단이 2천940점이상으로평가된다. 엘로점수차가 200점이면승률비가 75% 대 25% 에해당한다. 또 366점차는 90% 대 10%, 677점차는 99% 대 1%, 800점이상이면사실상 100% 대 0% 에해당한다. 알파고제로의엘로점수는 5천185점이었고, 알파고마스터가 4천 858점으로그다음이었다. 알파고리의점수는 3천739점, 알파고판은 3천144점이었다.
1. 스스로바둑깨우친알파고제로 ( 계속 ) 알파고제로가바둑을가장잘두는비결에대해이정원한국전자통신연구원 (ETRI) 선임연구원은 인간이만든기존의바둑이론을버렸기때문 이라고논평했다. 이연구원은 세살버릇여든까지간다는속담은인공지능에게도들어맞는것같다. 사람의기보는인공지능에오히려나쁜버릇을들게했다 라며 백지상태에서시작한알파고제로는불과 3일만에알파고리를따라잡고, 한달만에알파고마스터의한계도넘어섰다 고설명했다. 감동근아주대전자공학과교수는 이번버전을통해적어도바둑에있어선강화학습만으로인공지능을구현할수있음을확인했으며, 심지어이전버전을넘을수있음을입증했다 고연구의의의를설명했다. 아울러알파고제로는컴퓨팅파워도크게줄였다. 이세돌과대결했던알파고가 TPU( 텐서프로세싱유닛 ) 48개를쓴반면, 알파고제로는 4개로구동한다. TPU는인공지능에특화돼구글이만든칩이다. 구글딥마인드는블로그글에서 알파고제로는새로운지식을발견하고, 통상적이지않은전략을개발하는한편새로운수를창조했다 며 우리는인공지능의이런창조력을보고사람의독창성을배가할수있다고확신했다 고밝혔다. 데이비드실버딥마인드과학자는 알파고제로가기존버전보다강한이유는인간지식한계에속박되지않기때문 이라고설명했다. 데미스허사비스구글딥마인드공동창업자겸 CEO는 알파고제로는인간이만든데이터를입력하지않아도되고컴퓨팅파워도덜든다 면서 2년만에알파고의발전상을보면놀랍다 라고밝혔다. 더불어 인공지능이단백질접힘 ( 각단백질에고유한접힌구조가만들어지는과정 ) 이나신소재설계등현실의문제를해결하는데혁신을이뤄낼수있기를희망한다 고사례를들어설명했다. 인간의직관으로는문제해결이쉽지않은이런분야에서인공지능이인간을까마득하게초월하는능력을발휘할수있으리라는기대다.
2. 알츠하이머, 뇌에서만발병하지않아 출처 : ScienceTimes Article: https://www.nature.com/mp/journal/vaop/ncurrent/full/mp2017204a.html 알츠하이머질병은악화되면치매로발전하는가장흔한퇴행성뇌질환이다. 처음에는최근일을잘기억하지못하다가천천히언어기능이나판단력등인지기능이약해지면서일상생활이어려울정도로악화된다. 알츠하이머질병은두뇌의기능이떨어지면서나타나기때문에, 과학자들은오래동안두뇌에서발병하는것으로생각해왔다. 그러나캐나다브리티시콜럼비아대학 (University of British Columbia) 및중국과학자들은알츠하이머가인체의다른곳에서발생하는고장에의해서유발될지모른다는것을발견했다. 분자정신의학 (Molecular Psychiatry) 저널에발표된이번발견은사람의두뇌에직접투여하지않고도질병을멈추게하거나늦출수있는새로운약물치료법에대한희망을불러일으킨다. 두뇌는너무나복잡하고민감하면서아주도달하기쉬운대상물이므로, 두뇌이외의부분을치료하는것이용이하다. 예를들어콩팥이나간등에약물을투입해서알츠하이머병을유발하는독성단백질을제거할수있을것이다.
2. 알츠하이머, 뇌에서만발병하지않아 ( 계속 ) 과학자들은파라바이오시스 (parabiosis) 라는실험기법을활용해서이번연구를진행했다. 파라바이오시스는두개체를수술로연결시켜서, 수개월동안같은피를나누도록하는실험방식이다. 캐나다브리티시컬럼비아대학의웨이홍송 (Weihong Song) 교수와중국충칭 ( 重慶 ) 의제3군의대학신경과교수인얀지앙왕 (Yan-Jiang Wang) 교수는한쌍의정상적인생쥐를수술해서하나로연결시켜놓고실험했다. 이중한마리는정상적인쥐였지만, 다른한마리는알츠하이머환자에게서발견되는아밀로이드베타단백질이라는변이된인간유전자를가지고있다. 아밀로이드베타유전자를가진사람은두뇌세포를질식시키는플라그를유발한다. 이렇게파라바이오시스실험을한결과 1년동안알츠하이머유전자를가진생쥐와연결되어있던정상적인쥐는알츠하이머질병에감염됐다. 송교수는알츠하이머질병을유발하는베타아밀로이드 (beta-amyloid) 단백질이유전적으로조작된쥐에서정상적인파트너쥐의두뇌로흘러들어가서축적됨에따라알츠하이머에감염된것으로해석했다. 알츠하이머질병은두뇌의바깥쪽에있는신경세포가사망하면서발전한다. 이같은기능의상실은 베타아밀로이드 라는단백질과또다른 타우 단백질의변형과연관이있다. 베타아밀로이드단백질이뇌세포에들러붙으면서뇌세포에유해한영향을주는플라그가생기고, 뇌세포의골격유지에중요한역할을하는타우단백질 (tau protein) 이꼬이는변형과연관이있다. 이렇게정상적인쥐에게플라그가생기고, 타우단백질이꼬이는것같은현상이뇌세포에게나타남으로써뇌기능을저하시키고결국뇌세포를서서히죽인다. 알츠하이머가가져오는피해라고생각되는또다른현상예를들어뇌세포기능저하, 염증및미세출혈같은것이다. 게다가건강한두뇌가활발하게배우고기억하게하는전기적신호들을전달하는능력이손상됨으로써, 4개월동안파라바이오시스로결합된쥐에게서도이런증상이나타났다. 두뇌뿐아니라베타아밀로이드단백질은혈관이나근육및혈소판에서도생성되며, 이단백질의선도단백질은다른기관에서도발견된다
2. 알츠하이머, 뇌에서만발병하지않아 ( 계속 ) 이번실험은두뇌이외의신체에있는베타아밀로이드단백질이알츠하이머질병에영향을미친다는것을보여준획기적인발견이었다. 알츠하이머캐나다연구좌장인송교수는 혈액과두뇌사이의장벽은나이가들면서약해진다 고말했다. 송교수는 이것이베타아밀로이드단백질로하여금두뇌에침투하기쉽게만들어서두뇌기능의저하를점점더빠르게해준다 고설명했다. 이번연구를시작으로송교수는온몸전체에서베타아밀로이드단백질을통제하는그런약을꿈꾸고있다. 콩팥이나간에서혈액속의베타아밀로이드단백질을걸러주면알츠하이머질병의예방이나치료가쉬워질지모르기때문이다. 알츠하이머질병은분명두뇌의질병이지만, 그질병이신체어디에서오는지그리고어떻게그질병을치료할수있는지를이해하려면 몸전체에관심을기울여야한다 고송교수는강조했다. 베타아밀로이드단백질은서로다른여러조직에있는선도단백질이 2개로겹쳐지면서생산되므로, 기술적으로는신체어느곳에서도생성될수있다. 지금까지나온연구들은모두박테리아와바이러스가어떤식으로든지알츠하이머질병에역할을했을것으로짐작해왔다. 그래서연구자들은이번연구를시작으로질병의발전에새로운시각을갖게됐다. 질병이진행되는과정은너무나복잡하기때문에아주다양한원인이있을수있다. 유전자는물론이고미생물이나독성에노출되기쉬운인간의행동등이원인이다. 그러므로이같은요인들이어디에서겹쳐서상승효과를내는지발견하는것은매우중요하다. 만약우리가어디에서치료를시작해야할것인지를발견한다면, 궁극적으로세계적으로약 2,400만명에게영향을미치는이증상을예방하는길을발견할수있을것이다. 알치하이머환자숫자는세계적으로인구고령화가진행되기때문에점점더늘어날것이다. 물론이번에새로발견한연관성을좀더들여다보기위해서는후속연구가필요하다. 송교수는 앞으로의사들은혈액검사를할때베타아밀로이드단백질에좀더깊은관심을기울일것이며, 이단백질이두뇌로들어가기전에문제를해결하려고할것 이라고말했다.
3. 알츠하이머치료물질개발 출처 : 연합뉴스, ScienceTimes Article: https://www.nature.com/articles/s41598-017-14559-7 지난달 30 일포항공대정성기화학과명예교수와김경태융합생명공학부교수연구팀은 알츠하이머병치료제로사용할수있는물질로사일로이노시톨 (scyllo-inositol) 을개량한 AAD-66 을 개발해국제학술지 사이언티픽리포트 (Scientific Reports) 에발표했다. 알츠하이머병치료약물개발은뇌조직에약물을전달해야하고장기간먹어야하므로독성이나 사일로이노시톨 (Scyllo-inositol) 을개량한 AAD-66 부작용을최소화야할뿐아니라약물흡수를막는혈뇌장벽때문에대부분치료약물이뇌세포근처에도가지못해후보물질에그쳤다. 포항공대연구팀은임상시험과정에서실패해많은연구진이후보물질에서제외한사일로이노시톨에관심을뒀다. 이물질은알츠하이머를앓는환자뇌에서뇌세포를죽게만드는베타아밀로이드 (b- Amyloid) 단백질응집을억제하는효과가있다. 그러나임상시험에서높은농도로투여하면심각한신장독성을일으키는부작용이있다.
3. 알츠하이머치료물질개발 ( 계속 ) 연구팀은혈뇌장벽을통과할수있는약물전달체기술을이용함으로써사일로이노시톨을개량한새로운약물 AAD-66을개발했다. AAD-66 투입농도를사일로이노시톨 10분의 1로낮춰도알츠하이머병을앓는동물학습과기억능력을회복시킬수있었다고밝혔다. 정성기명예교수는 " 연구결과는지금까지혈뇌장벽을통과하지못해후보물질로만 그친다양한약물을알츠하이머병치료제로개발할수있는가능성을획기적으로 높였다는점에서의미가있다 " 고설명했다. 6E10 을이용하여베타아밀로이드 (b-amyloid, Ab) 단백질의양을측정한결과, 늘어났던 Ab) 단백질의양이사일로이노시톨 (Scyllo-inositol, S1) 과 AAD-66 를주입했을때, 유의적으로줄었다. 한국연구재단글로벌프론티어사업, 뇌과학원천기술개발사업, BK21 플러스사업, 농촌진흥천차세대바이오그린 21 사업지원으로이번연구를했다.
4. 알츠하이머잘안걸리는사람 출처 : 메디컬투데이 Article: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=dendritic+spines+provide+cognitive+resilience+against+alzheimer%27s+disease 뇌신경세포속이른바가지돌기가시들 (dendritic spines) 이치매에대항해인지회복능력을개선시킬수있는것으로나타났다. 뇌속아밀로이드베타 (beta-amyloid) 플라크라는끈적한단백질축척이알츠하이머질환의잘알려진표지자이지만이를가진모든사람들이알츠하이머질환이발병하는것은아닌가운데 27일앨러바마대학연구팀이 ' 신경학지 ' 에밝힌새로운연구결과왜이같은차이가나는지가설명가능해졌다. 연구결과신경세포간연결을하고정보를보내는것을돕는뇌신경세포내손잡이모양의구조물인가지돌기가시들이알츠하이머질환으로부터보호할수있는것으로나타났다. 실제로가지돌기가시들소실과이로인한시냅스소실이알츠하이머질환의분명한특징으로이로인해사고력이손상받는것으로나타났다. 알츠하이머질환을앓는 21명과알츠하이머질환의뇌병태생리를가지지만증상이없는 8명과건강한 12명을대상으로가지돌기가시들구조를비교한이번연구결과알츠하이머질환의뇌병태생리를가지지만증상이없는사람들과건강한사람들이알츠하이머질환을앓는사람들보다가지돌기가시들이더많은것으로나타났다. 또한알츠하이머질환뇌병태생리를가지지만증상이없는사람들이알츠하이머질환을앓는사람들과건강한사람들보다가지돌기가시들이매우더긴것으로나타났다. 연구팀은 " 가지돌기가시들이더길수록신경가소성이더커질수있는바왜일부사람들이알츠하이머질환뇌병적소견을가지고있어도인지능이잘보존될수있는지가설명가능해졌다 " 라고강조했다.
5. DYRK1A: 자폐증관련유전자 출처 : 대덕넷, 메디컬투데이 Article: https://molecularautism.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13229-017-0168-2 다운증후군원인유전자로만알려졌던 'DYRK1A' 유전자가자폐증원인유전자로도작용함이 밝혀졌다. 이연구로향후자폐증의새로운분자기전연구와치료제원천기술활용이기대된다. DYRK1A(Dual Specificity Tyrosine phosphorylation-regulated kinase 1A) 유전자는신경세포발생 과뇌크기, 인지기능, 섭식기능, 퇴행성뇌질환등다운증후군에서발현이증가돼있는핵심원인유 DYRK1A 가없는제브라피쉬의경우 (KO) 무리를이루는 'Shoaling 행동 이현저히줄어들었고 ( 왼쪽그림, G) 객체간의거리가 WT 과비교했을때떨어져있다 ( 오른쪽그림, H) 전자중하나다. 이번연구는한국생명공학연구원 ( 원장장규태 이하생명연 ) 질환표적구조연구센터이정수박사팀과충남대학교 ( 총장오덕성 ) 김철희교수팀, 미국 Augusta대김형구교수팀이공동연구으로자폐증임상연구의세계적전문저널인 ' 분자자폐증 (Molecular Autism)' 9월 29일자온라인판에게재됐다.
5. DYRK1A: 자폐증관련유전자 ( 계속 ) 자폐증은자폐스펙트럼장애 (ASD) 로도불리며사회적소통에어려움을겪는다양한연속상에있는일련의지적장애를통칭하는말로써, 자폐성장애, 아스퍼거증후군, 서번트증후군, 전반적발달장애등을포함하고있다. 최근대규모환자유전체빅데이터를이용한자폐증원인유전자들이속속발굴되고있으나, 발굴된원인유전자들의신속한생물학적인검증을위해서는효율적인동물모델과새로운분자기전연구방법개발이요구돼왔다. 자폐증위험유전자중 DYRK1A는여러대량염기서열분석에서돌연변이가반복적으로관찰되는고위험유전자중하나다. 그러나 DYRK1A 돌연변이마우스발생이배아단계에서중단되는등생체수준에서의정확한기능은아직분명하지않았다. 연구팀은유전자편집기술인 ' 유전자가위기술 ' 을이용해 DYRK1A 유전자에대한제브라피쉬의특정유전자기능을없앤 ' 녹아웃돌연변이체 ' 를제작했다. 그리고사회적무리를이루는어류의동물습성인 'Shoaling 행동 ' 을활용해, 자폐증연구핵심인사회성측정을위한신속간편한새로운검증방법을개발했다. 이를통해 DYRK1A 유전자기능저해시개체의사회성이현저히감소하며, 이와관련한신경계내관련유전자발현이변화됨을검증했다. 연구책임자인김철희충남대교수와이정수생명연박사는 " 동연구성과는 DYRK1A의자폐증관련성을동물모델을통해세계최초로검증했으며, 새로운자폐증행동분석법의개발을통해향후대규모환자유전체연구에서발굴될새로운자폐증후보유전자의신속한기능연구에활용될것 " 이라면서 " 개발된자폐증동물모델을활용해새로운자폐증원인유전자와관련한신경계변화의구체적인분자기전규명은물론, 궁극적으로자폐증치료제개발에큰기여를할것 " 으로기대했다.
6. 임신중타이레놀아이에게 ADHD 위험 출처 : 메디컬투데이 Article: http://pediatrics.aappublications.org/content/pediatrics/140/5/e20163840.full.pdf 임신중진통제인아세트아미노펜을많이사용하는여성들이임신중이같은약물을사용하지않은여성들에비해주의력결핍과잉행동장애 (ADHD) 를앓는아이를출산할위험이더높은것으로나타났다. 지난달 31일오슬로대학연구팀이 ' 소아과학지에밝힌 ADHD 진단을받은총 2246명을포함한총 11만3000명가량의아이들과이들의부모를대상으로한연구결과에의하면임신기간중단 1기동안타이레놀로대표되는아세트아미노펜을사용했을시 ADHD를앓는아이를출산할위험이 7% 더높은것으로나타났다. 또한임신중 2기동안혹은전체 3기내내사용했을경우에는각각 22%, 27% 더높은것으로나타났다. 반면단기간의사용은 ADHD 위험을높이지않아실제로 8일이하사용한여성의경우에는전혀사용하지않은여성보다 ADHD를앓는아이를낳을위험이 10% 더낮은것으로나타났다. 하지만단기간사용하더라도고열과감염으로이를 22-28일동안사용시에는 ADHD를앓는아이를출산할위험이 6배이상높은것으로나타났다. 한편연구팀이임신중아세트아미노펜사용과연관된모든의학적조건인자와 ADHD와연관된가족적유전적인자를보정한후진행한연구결과임신중장기간의아세트아미노펜에노출된아이들이 ADHD 진단을받을위험이 2배이상높은것으로나타났다. 연구팀은 " 이번연구만으로산전아세트아미노펜노출이직접 ADHD를유발할수있다는인과관계가규명되지는않은바실제로임신중아세트아미노펜복용의해로움을확증하기위해서는추가적연구가더필요하다 " 라고강조했다.
7. 뇌 MRI 통해자살의도발견 출처 : 조선일보, 메디컬투데이 Article: https://www.nature.com/articles/s41562-017-0234-y 우리나라는경제개발협력기구 (OECD) 회원국중자살률 1위라는불명예기록을갖고있다. 다른질병은조기진단과치료를통해대처를할수있지만자살을생각하는사람이겪는마음의병은진단도쉽지않다. 인공지능 (AI) 이자살을생각하는사람들에게먼저손을내밀었다. 인공지능의기계학습으로뇌영상이나진료기록을분석해자살을할가능성이큰사람들을가려낼수있다는연구결과가잇따라나왔다. 사전에자살위험군 ( 群 ) 을가려낼수있다면의료진이나가족이먼저손을쓸수있는시간을확보할수있다. 사람을살리는인공지능이탄생한것이다. 카네기멜론대학 (Carnegie Mellon University) 의마르셀아담저스트 (Marcel Adam Just) 연구팀은 Nature Human Behaviour 지에정확히자살사고가있는사람과없는사람을구별해내는뇌영상검사법을만들었다고밝혔다.
7. 뇌 MRI 통해자살의도발견 ( 계속 ) 인공지능은특정인의뇌영상을분석해일반인과자살위험군을 91% 정확도로구분했다. 또자살위험군중에서실제로자살을시도했던사람은 94% 정확도로가려냈다. 연구대상은최근자살을기도했거나자살에대해심각하게생각한적이있다고밝힌 18~30세청년 17명과같은연령대에자살에대한생각이전혀없다는청년 17명이었다. 부정적연상을주는단어들과긍정적연상을주는단어들그리고자살과연관된단어들등총 10가지단어를세가지로군으로나누어참여자에게제시한후뇌기능적 MRI 검사를한연구결과다섯곳의뇌특정영역에서죽음, 잔인함, 문제, 근심없음, 좋음, 칭찬등 6 단어에대한뇌반응이자살을생각한사람과생각하지않은사람간큰차이가있는것으로나타났다. 또한이같은자료를사용기계학습알고리듬훈련을시킨결과자살생각이있는사람과없는사람을 91% 정확도로찾아내는것으로나타났다. 이후연구팀이자살생각이있는사람을자살을시도한사람과시도하지않은사람으로분류해진행한연구에서도이같은알고리듬이양그룹의사람들을 94% 정확도로구분해내는것으로나타났다. 또한연구팀이슬픔, 화, 부끄러움, 자부심이라는단어에대한신경학적반응결과를기계학습알고리듬에추가한결과새로운알고리듬이자살생각이있는지를 85% 정확도로진단해내는것으로나타났다. 이번연구에참여한피츠버그대의데이비드브렌트교수는 인공지능으로자살을생각하는사람을가려내면의료진이미리잘못된생각을바로잡도록도울수있다 며 앞으로분석인원을더늘려시험해볼계획 이라고밝혔다. 한편, 소셜미디어기업페이스북과인스타그램은사용자들이인터넷에올린글이나영상, 음성을인공지능으로분석해자살위험군을예측하는연구를하고있다. 페이스북은자살위험이높은사용자에게는상담전화를알려주거나친구와대화를하도록유도하고있다.
02. 과학기술정책및산업동향 1. 뇌에약운반하는초소형캡슐개발 출처 : 연합뉴스 포도당외에는혈액속의물질이거의들어가지못하는뇌에약을운반할수있는초소형캡슐이일본연구팀에의해개발됐다. 의학계는이캡슐이알츠하이머를비롯, 신경관련질병과정신질환등난치성질환치료법개발에기여할것으로기대하고있다. 인간의뇌에는영양분이되는포도당을제외하고는혈액속의물질이거의들어가지못한다. 이때문에알츠하이머등의질환치료를위해뇌에어떻게약을운반하느냐가큰과제로지적돼왔다. NHK에따르면도쿄 ( 東京 ) 대학과도쿄의대치대연구팀은아미노산을이용해직경이 1mm의 3만분의 1 정도인아주작은캡슐을개발했다. 이캡슐표면에포도당을씌워뇌혈관에있는특정단백질과결합해뇌속으로운반할수있는것으로알려졌다. 연구팀은공복상태일경우이단백질이포도당을더적극적으로운반하는사실에주목했다. 공복상태의쥐에게캡슐을이용해기존약의 100배정도높은효율로포도당을뇌에집어넣는데성공했다고한다. 연구팀은캡슐에약이되는성분을집어넣으면지금까지볼수없던치료효과를기대할수있을것으로보고있다. 연구를주도한가타오카가즈노리 ( 片岡一則 ) 도쿄대교수는 " 장차몸속의필요한장소에약을운반할수있는나노기술개발을추진하겠다 " 고말했다.
02. 과학기술정책및산업동향 2. 의료빅데이터구체적활용성공사례 뇌 ( 腦 ) 지도 출처 : 데일리메디 국내의료분야에서도 인공지능 이나 빅데이터 같은키워드가언급되는일이늘어나고있지만정작인공지능을통해임상의사및연구자들이구체적으로어떤도움을얻고있는지찾아보기란쉽지않다. 의학지식을학습한인공지능이탄생하기위해서는바로그인공지능이알아듣기쉽도록정돈된지식의집합체즉빅데이터가필요한데, 이는단기간에구축되는것이아니기때문이다. 이런점에서한국인허혈뇌지도작성에성공해이름을알린바있는동국대일산병원한국인뇌MR영상데이터센터의성과에주목할필요가있다. 뇌MR영상데이터센터장인김동억교수연구팀이자체적으로개발한소프트웨어를통해빅데이터를구축하고이를인공지능에게학습시켜의료인들에게도움을줄수있는자료를만들어냈다. 센터가구축한 뇌지도 의바탕은 MR영상이다. 뇌질환분석은 MR 의존도가절대적으로높다. 이미지를보고병변의크기및위치를분석하고이를기존병력등환자정보와결합해증상을판단하고예후를파악한다. 김동억센터장은 처음에는인공지능을도입할생각이없었다. 의대생과연구자들에게도움이되도록 MR데이터를정리하는것이목표였다 며 데이터를정제하고나니인공지능이학습하기쉬운형태가돼적용하기에이렀다 고설명했다. 여기에는데이터의정량구축을위해센터가개발한소프트웨어 Image_Q NA 가사용됐다. Image_Q NA는뇌졸중에관련된뇌병변을좌표공간위에분할한다. 아날로그방식에서 왼쪽어디쯤 이라고불러야했던병변은이과정에서 x축과 y축의좌표값을가진다. 뇌속병변위치와크기등이분석가능한수치로변환되는셈이다. 이렇게재가공된데이터를이용하면 MR영상소견과임상소견이결합된새로운가설을수립하는연구가가능하다. 현재까지 11개대학병원의 1만5000명에이르는환자데이터가등록돼있다.
02. 과학기술정책및산업동향 2. 의료빅데이터구체적활용성공사례 뇌 ( 腦 ) 지도 ( 계속 ) 김센터장은 과거아날로그적작업을해야했던뇌질환연구에몇백건정도의데이터가활용됐던것을고려하면혁신적인변화 라고설명했다. 실제로센터는뇌지도를통해뇌질환을겪는환자들의등수를매기고이에따른예후의차이에관해연구한논문에서 5000여명에달하는데이터를활용했다. 해당논문은저명학술지인 Brain 에게재됐다. 김센터장에따르면변환된데이터를학습한인공지능은이제인간못지않은실력으로병변이존재하는영상을찾아내고오류를발견한다. 센터는최근원하는임상자료를입력하면그에맞는 MR영상및그특징을분석해주는소프트웨어를개발하고있다. 이미지를분석해진단에도움을주는인공지능의가장큰장점은이전에는소수전문의만이할수있었던작업을다른의사들도가능해졌다는점이다. 김센터장은 뇌경색원인진단에따라뇌졸중예방약이변화한다. 신경과전문의중에서도뇌졸중을전공한의사들정도가이를비교적정확히판단할수있다. 굉장히제한된인력인셈 이라며 정확성을높인진단보조 AI가있다면전공이아닌의사들도판별에도움을얻을수있다 고설명했다. 유럽에서는상당수의뇌질환환자가 CT 촬영만을하는반면국내에서는뇌졸중환자의 90% 가 MRI 촬영을할정도로해외보다접근성이높다. 그러나연구를위해서는데이터를표준화해야하는탓에수집과정에서부터많은시간과비용이들어간다. 김센터장또한한국표준과학연구원의국가표준화과제수행을통한장기간의작업끝에지금의핵심데이터를얻을수있었다. 김센터장은 뇌지도작업은시작에불과하다. 예후, 예측지도나건강보험심사시과잉진료판단여부, 환자장애등급판정등다양한분야로데이터활용을확장시킬수있을것 이라며 데이터공유네트워크가강력해져더많은쓰임새가발견됐으면한다 고말했다.
02. 과학기술정책및산업동향 3. ETRI 개발인공지능기술무료공개 출처 : 동아사이언스 한국어를이해해사람과의사소통을하는인공지능 엑소브레인 등한국전자통신연구원이개발한인공지능소프트웨어가무료로공개된다. 과학기술정보통신부는 6일부터그간정부가국책과제로개발해온인공지능기술을오픈 API( 인터페이스 ) 형태로개방한다고밝혔다. 한국어를알아듣는음성인식개인비서등한국형인공지능서비스개발이앞당겨지리란기대다. 엑소브레인은지난해 EBS 장학퀴즈쇼에출연해화제를모은바있는인공지능이다. 이번공개를통해엑소브레인의핵심기술인형태소분석, 동음이의어분석, 다의어분석등 11가지한국어분석 API를 누구나사용할수있게됐다. 이와함께인공지능에게한국어를학습시키고, 학습결과를평가하는데 필요한기계학습데이터도제공된다. 지난해, 장학퀴즈프로그램에서우승한 엑소브레인 11 월말에음성처리 API 3 종을추가공개하는것을시작으로내년엔질의응답, 영상이해등영역까지 제공범위를확대해나갈계획이다. 과기정통부는 국내중소 벤처와연구자가인공지능서비스 개발에도전할수있는계기가되길기대한다 고밝혔다. (http://aiopen.etri.re.kr/service_guide.php)
02. 과학기술정책및산업동향 4. 네덜란드대학의뇌융합연구시스템 출처 : 한국대학신문 네덜란드위트레흐트대 (Utrecht) 는 2015년부터세계최초로바이오가공 (Biofabrication) 석사과정을개설했다. 이곳에서는화학 물리 생물 의학 공학 컴퓨터분야가합쳐진종합적학문을배우게되며, 3D 바이오프린팅과관련된조직생산기술을연구한다. 이과정의발전을위해위트레흐트대의대, 뷔르츠부르크대 (Wüzburg, 독일 ), 퀸즐랜드공과대 (Queensland, 호주 ) 울런공대 (Wollongong, 호주 ) 가컨소시엄을구성했고, 유럽연합 (EU) 과호주정부로부터약 8억7000만원의보조금을지원받았다. 힌편 2017년 5월에위트레흐트대와이대학의대는오직인간의뇌만연구하는 'MIND' 연구시설을세웠다. 이는신경분야최고의전문가들이줄기세포 (stem cell) 기술을이용해 2D, 3D 차원의인간신경세포를혁신적으로연구를하는곳이다. MIND의설립은 Brain Center Rudolf Magnus(BCRM) IPSC Facility와 Biology Imaging Center가중심이돼설립한것이다. MIND의연구자들은오가노이드 (organoids) 로알려진인간줄기세포에서자란 3D 뇌조직을사용해뇌를연구한다. 실험실기반의기술을사용해줄기세포를모발과혈액또는피부세포에서추출할수있으며, 줄기세포는자연환경과유사한조건에배치하여모든종류의조직으로발전시킬수있다. 또한 3D 뇌조직을만들기시작하여발달과정을연구할수도있게됐다. 이미위트레흐트대신경공학연구팀은하이드로젤과 3D 바이오프린팅을통해토끼어깨를인공이식한바있다. 이대학은올해부터 'Dynamics of Youth' 라는합동연구를시작한다. 연구의핵심은생후 1001일동안이언어, 인지발달등아이에게가장중요한기간이라는점이다. 동연구에는네덜란드소아정신연합과심리학회, 교육학회등이참여한다.
감사합니다