스탠퍼드, 뇌 활동 예측 AI 만든다…5년 디지털 브레인 프로젝트 출범

스탠퍼드대가 뇌 활동을 예측하는 AI 기반 모델을 만들기 위한 5년 연구 사업 ‘스탠퍼드 디지털 브레인 프로젝트’를 11월 2일 발표했다. 사람의 뇌를 비침습적으로 측정한 대규모 자료로 모델을 훈련하는 계획이다. 연구진은 앞으로 마련할 데이터와 모델을 연구자에게 제공할 방침이다.

프로젝트가 겨냥하는 것은 특정 상황에서 뇌 활동이 어떻게 달라지는지 예측하는 연구용 모델이다. 공식 안내는 임상적 활용을 장기 목표로 제시했다. 이번 발표에 완성된 모델의 예측 정확도나 환자 대상 치료 성과는 포함되지 않았다. 연구는 과제 설계·측정·모델 훈련·검증을 거쳐 다음 실험을 다듬는 구조다.

첫 연구 묶음은 영상과 소리를 함께 제시하는 장면을 중심으로 짠다. 참가자가 장면의 일부에 주의를 기울이거나 기억에 관한 판단을 내리고 내용을 설명할 때 나타나는 활동을 기록한다. 연구진은 같은 과제를 7테슬라 기능적 자기공명영상(fMRI)과 광펌핑 자력계를 이용한 뇌자도(OPM-MEG)에서 차례로 수행하도록 설계했다. 두 장비를 동시에 작동해 한 번에 측정한다는 계획은 아니다.

두 측정법은 서로 다른 신호를 읽는다. fMRI는 혈액 산소화의 변화를 이용해 활동 위치를 파악한다. 스탠퍼드가 2025년 도입한 7테슬라 장비는 대뇌피질 층과 미세 구조를 살피는 높은 공간 해상도를 제공한다. 대학의 장비 소개는 피질의 층과 신경 섬유가 교차하는 영역 등을 구별하는 기능을 설명했다. 루카스센터는 이 장비를 포함한 네 대의 MRI를 학내외 연구자에게 제공하는 공동 연구 시설이다. 이번 사업은 이러한 대학의 공유 장비 기반에서 여러 연구팀이 모은 뇌 측정 자료를 통합한다.

OPM-MEG는 뇌 활동이 만드는 매우 작은 자기장의 변화를 감지한다. 스탠퍼드는 올해 9월 공개한 장비를 밀리초 단위의 시간 정보와 밀리미터 규모의 공간 정보를 얻는 방식으로 설명했다. 현재 시스템은 센서 144개를 사용하고, 외부 자기장 간섭을 줄이는 차폐실 안에서 측정한다. 두 장비의 자료를 결합해 얻을 모델의 해상도와 예측력은 연구에서 검증할 대상이다.

한 사람을 반복 측정하고, 보지 않은 조건에서 검증

공동 책임자 러스 폴드랙은 11월 2일 공개된 대학 팟캐스트 인터뷰에서 첫 연구의 구체적인 표본 계획을 설명했다. 약 10명을 대상으로 1년 동안 각 측정 방식에서 약 100회씩 자료를 모으는 구상이다. 한 사람당 주당 약 네 시간으로, MRI와 MEG에 각각 두 시간을 쓰는 형태를 제시했다. 이는 앞으로 수행할 수집 계획이며 이미 확보한 표본 수가 아니다.

자료를 다른 연구자가 해석할 수 있게 정리하는 일도 공유 계획에 들어 있다. 대학은 기존 공개 데이터 기반인 OpenNeuro와 뇌 영상 데이터 구조 표준 BIDS를 활용한다고 밝혔다. BIDS의 공식 설명에 따르면 같은 형식으로 정리한 자료는 연구 집단과 기관을 넘어 이해하고 공유하기 쉽다. 지원하는 자료 종류에는 fMRI·MEG와 행동 데이터가 포함된다. 표준에 맞는지 확인하는 검증 도구와 분석 도구도 제공한다. 이 표준의 역할은 기록 형식을 맞추는 데 있으며, 뇌 모델의 예측 성능을 판정하는 평가와는 구별된다.

공식 연구 계획은 학습에 넣지 않은 조건과 외부 데이터, 더 단순한 기준 모델을 검증 대상으로 명시했다. 예측 결과가 기존 접근보다 나은지 비교하고, 새 실험으로 모델을 수정하는 과정이다.

독립 연구자들은 데이터의 충분성과 예측의 의미를 따로 따져야 한다고 지적했다. 전문 매체 더 트랜스미터의 자체 인터뷰에서 워싱턴대의 빙 웬 브런턴은 뇌 연구에서도 파운데이션 모델이 작동할지, 자료의 규모를 늘리는 접근이 통할지 아직 불확실하다고 설명했다. 뇌 활동을 잘 예측하더라도 그 작동 원리를 설명하는 것과 같지는 않다는 지적도 했다.

자료는 민감도에 따라 공개 또는 통제된 접근 방식으로 공유한다. 폴드랙은 개인을 식별할 수 있는 민감한 부분의 공유에는 제한이 필요하다고 설명했다. 그는 첫 자료 수집을 2027년 초에 시작하기를 희망한다고 말했지만 확정 날짜는 제시하지 않았다. 이번 확인 시점에 프로젝트 사이트의 참가자 모집은 아직 열리지 않았다.