[청색 마음] AI, 생쥐의 뇌 활동 읽어 위치 파악할 수 있다

인공지능(AI)이 생쥐의 뇌 활동을 해석하여 동물의 위치와 방향을 알려주고 있다.

생쥐의 뇌 활동을 분석하면 과학자들은 쥐의 위치와 정확한 방향을 알 수 있다고 한다. 이렇게 되면 추가 연구를 통해 언젠가는 로봇이 자율적으로 탐색하는 데도 도움이 될 수 있을 것 같다.

포유류의 뇌는 탐색을 위해 두 가지 주요 유형의 뉴런(neuronㆍ신경세포)을 사용한다. 하나는 '머리 방향 세포'(head direction cells)로서 동물이 향하고 있는 방향을 알려주며, 또 한 가지 '격자 세포(grid cells)'는 동물이 위치한 2차원 뇌 지도를 제공하는 데 도움을 준다.

이러한 뉴런의 발화에 대해 자세히 알아보기 위해 미국 녹스빌테네시대학의 바실레이오스 마룰라스 교수팀은 미국육군연구소와 함께 이전 연구의 데이터를 분석했다.

이 실험에서는 여러 생쥐의 뇌에 프로브(probe)를 삽입했다. 그런 다음 신경 발화 패턴에 대한 데이터와 개방된 환경을 돌아다니는 생쥐의 위치와 머리 위치를 보여주는 비디오 영상을 결합했다.

이를 통해 마룰라스와 그의 동료들은 신경 활동을 사용하여 쥐가 어디를 보고 있는지, 어디에 있는지 알아낼 수 있는 AI 알고리즘을 개발했다.

사실상 스마트폰 지도 앱의 드롭 핀(drop pin)과 방향 화살표와 비슷하지만, GPS 위성에 연결하는 대신 과학자들이 피험자의 뇌 신호를 분석한다는 점이 다르다.

마룰라스 교수는 "이 방법을 사용하면 미리 로드된 지도나 위성 데이터에 기반한 GPS 좌표 업데이트에 의존하지 않아도 된다"며 "어떤 의미에서 알고리즘은 포유류의 뇌처럼 공간을 '사고(思考)'하고 '인식'한다"고 설명한다.

그는 "AI는 결국 지능형 시스템이 자율적으로 탐색할 수 있게 해줄 수 있는데 즉, 포유류의 뇌가 데이터를 처리하는 방식을 모방하는 청색기술 알고리즘의 아키텍처에 통합하는 것"이라고 말한다. 

호주 퀸즐랜드공과대의 아담 하인즈는 "스마트폰 맵의 비유가 도움이 된다"며 "위치 정보가 방향과 정렬되어 있고, 내비게이션에서는 이동하면서 이 두 가지가 계속 업데이트되는데, 격자 세포는 GPS와 같고 방향 셀은 나침반과 같다"고 설명했다.