고려대, 세계 최초로 뇌 연결망 분석해 청소년기 사회적 환경 짐작하는 모델 개발

고려대학교는 사회학과 신은경 교수와 인공지능학과 석흥일 교수 공동 연구팀이 세계 최초로 뇌 연결망 데이터를 활용해 청소년의 사회적 환경을 예측하는 모델을 개발했다고 20일 밝혔다.

뇌 발달에는 매우 다양한 사회적 요인이 영향을 끼친다. 그동안의 연구는 뇌 발달이 사회 환경에 영향을 받는다는 사실은 증명했으나, 두뇌의 연결망 데이터를 분석해 사회적 조건이 뇌 신경망에 어떤 영향을 주는지에 대한 실증적 연구는 부족했다.

공동 연구진은 미국에 사는 아동 9099명을 대상으로, 뇌 내 신경 섬유의 방향과 경로를 이미징 하는데 사용되는 확산텐서영상(DTI) 데이터를 선형 서포트 벡터 머신(SVM·패턴 인식, 자료 분석을 위한 지도 학습 모델)으로 분석해 연구 대상의 사회적 환경을 예측하는 모델을 만들었다. 특히 가구 소득과 지역사회 교육 수준을 결합해 청소년이 속한 학군과 경제적 여건을 구분하는 모델이 높은 정확도를 보였다.

또한 연구진은 두정엽과 전두엽에서 사회적 환경을 예측하는 데 중요한 8개의 신경 연결을 확인했다. 이를 토대로 뇌 구조적 차이가 사회적 요인과 어떻게 연관되는지를 밝히며, 사회적 환경에 따라 아동·청소년의 뇌 발달이 다르게 진행될 수 있음을 증명했다.

연구를 주도한 신 교수는 "이번 연구는 청소년기 사회적 영향이 뇌에 남긴 신경적 흔적을 역설계하는 방식으로 접근해 뇌 연결망 구조가 개인의 사회적 환경을 얼마나 정확하게 예측할 수 있는지를 평가한 혁신적인 시도"라고 말했다.

석 교수는 "보다 세밀한 뇌 관련 질환의 정밀 의료 구현을 위해서는 사회적인 요소를 함께 고려하는 것이 중요하다"고 이번 연구의 의미를 강조했다.

분석을 맡은 강은송 연구원은 "사회적 데이터 분석과 의료 인공지능이 만나 최고의 인사이트를 도출한, 다학제간 융합이 열어줄 뇌 연구의 중요한 논문이 될 것"이라고 기대했다.

이번 연구 논문(Neurodevelopmental imprints of sociomarkers in adolescent brain connectomes)은 국제 저명 학술지 네이처의 자매지인 '사이언티픽 리포트'에 지난 9일 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단 기초연구실지원사업의 지원을 받아 수행됐다.