뇌융합과학연구원에 대한 소개를 부탁한다.

인간의 뇌를 깊이 있게 이해하고, 이를 바탕으로 뇌질환의 생물학적 기전을 규명하고, 이를 정밀 진단과 맞춤형 치료 전략 개발로 확장하는 첨단 뇌과학 융합 연구기관이다. EBI의 가장 큰 강점은 우수한 연구 인력과 연구 인프라다. 연구교수 이상 전임 연구인력 9명을 비롯해 뇌영상 분석 전문가, 석·박사과정 학생 연구자, 그리고 연구 행정 인력이 탄탄한 연구 체계를 이루고 있다. 또한 의사, 연구 전담 약사와 연구 간호사가 상주하여 임상 연구를 수행할 수 있는 환경을 갖추고 있다. 임상 연구 설계부터 최첨단 뇌영상 데이터의 획득, 빅데이터 분석에 이르기까지 일련의 연구 과정을 독자적으로 수행할 수 있는 연구원은 세계적으로도 드물다. 글로벌 기관과의 협력은 물론 이화 내 10개 이상의 연구팀과 융합 연구를 진행하는 다학제 융합 연구기관이다.

연구용 MRI 장비가 3대나 있다. 연구 시설 인프라에 대한 소개를 부탁한다.

EBI의 연구 인프라는 인간 대상 뇌과학 연구 전 과정을 수행할 수 있도록 네 개의 클러스터로 구성돼 있다. 그 중심축은 ‘연구 전용 MRI 기반 초정밀 뇌영상 획득 인프라’다. 병원용 MRI가 질병 진단을 목적으로 한다면, EBI의 MRI 3대는 오롯이 인간 뇌의 구조와 기능, 대사 및 혈류를 다각도로 탐구하기 위한 전용 장비다. 국내에서 연구용 MRI 3대를 보유한 연구기관은 이화가 유일하다. 이를 바탕으로 설립 이후 축적해 온 고품질 데이터는 1만 건을 넘어선다. 특히 2024년 도입한 최신 MRI 시스템은 인공지능 영상 재구성 기술을 탑재해 해상도를 기존 대비 65% 향상시켰다. 이를 통해 뇌의 미세 구조와 혈류 상태를 더욱 정밀하게 관찰할 수 있다.

이밖에도 정서·수면·스트레스·인지 기능 등을 측정하는 ‘통합 평가 인프라’, 경두개 자기자극(TMS)과 경두개 직류전기자극(tDCS), 고압산소치료(HBOT) 장비를 갖춘 ‘신경조절술 인프라’, 그리고 대규모 다중모달 데이터를 처리하는 ‘컴퓨팅 시스템 및 AI 모델링 인프라’가 유기적으로 연결돼 시너지를 내고 있다.

그동안 축적된 연구 성과도 엄청나다. 대표적인 연구 분야를 소개한다면?

EBI가 주목받는 이유는 현대인이 일상에서 겪는 정신건강 문제를 심층적으로 연구하기 때문이다. 연구원은 크게 다섯 가지 축으로 뇌질환 극복에 나서고 있다. 첫째는 스트레스 및 트라우마(PTSD) 연구다. 재난 생존자나 소방관처럼 극심한 스트레스 환경에 노출된 사람들의 뇌 신경망 변화를 추적해 증상의 발생 및 회복에 관여하는 기전을 밝히고 있다. 최근에 PTSD 병태생리와 관련된 뇌의 핵심 영역과 새로운 치료 접근법을 제시한 연구를 세계적 학술지 Signal Transduction and Targeted Therapy에 발표했다. 이와 더불어 현대인들이 일상에서 흔히 겪는 만성 스트레스의 뇌과학적 메커니즘을 규명하기 위해, 최근에는 양육 스트레스가 양육자의 뇌에 미치는 영향에 대한 연구도 진행 중이다.

둘째는 수면-각성 조절 및 뇌 가소성 연구다. 교대 근무자의 수면 질 저하가 기억을 담당하는 해마의 부피 감소와 연관이 있음을 밝혀냈고, 최근에는 24시간 연속 뇌영상 촬영을 통해 수면-각성 주기에서 뇌 속 대사 물질인 글루타메이트의 변화를 포착해 수면이 단순한 휴식이 아닌 뇌 대사 조절 과정임을 규명했다.

이 외에도 우울증과 양극성장애 등 기분장애 환자의 뇌 바이오마커 연구, 당뇨·비만 등 대사질환이 뇌 및 인지기능에 미치는 영향, 청소년기 물질사용장애가 뇌에 남기는 장기적 취약성 등을 폭넓게 연구하고 있다.

앞으로 뇌융합과학연구원이 나아갈 미래 청사진을 소개한다면?

이제 뇌의학은 인공지능과 결합한 새로운 패러다임으로 전환되고 있다. EBI는 그동안 축적한 데이터와 연구 경험을 바탕으로 개인별 신경생물학적 지표를 도출하는 ‘디지털 바이오마커’와 ‘디지털 치료기술’ 연구에 집중하고 있다. 이를 통해 질환의 예방·진단·치료를 아우르는 통합 플랫폼을 구축하고, 사회 전반의 정신건강 증진에 기여하고자 한다.

또한 학생 연구원들이 차세대 뇌과학 연구자로 성장할 수 있는 밑거름이 되고자 한다. 국내외 장학금을 지원하고 해외 연구자들과의 교류 학회 참여 기회도 적극적으로 제공하며, EBI에서 성장한 학생 연구자들이 국내외에서 뇌과학자로 활약하는 미래를 그리고 있다.

인공지능학과 이지영 교수 연구팀이 음성 합성 AI의 악용을 원천적으로 차단할 수 있는 새로운 기술을 제안해 음성·신호처리 분야 최고 권위 국제학회인 IEEE ICASSP에 논문을 발표했다. 최근 제로샷 TTS(Text-to-Speech) 기술은 짧은 음성 샘플만으로도 특정 인물의 목소리를 정교하게 모사할 수 있어 접근성과 콘텐츠 제작 측면에서 활용도가 높아지고 있다. 그러나 동시에 딥페이크 범죄나 개인정보 침해 위험이 커지고 있다는 점이 사회적 문제로 지적되어 왔다.

연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 ‘TruS(Training-free Speaker Unlearning)’ 프레임워크를 제안했다. TruS는 기존 방식과 달리 모델을 다시 학습시키지 않고, 음성 생성 ‘추론 단계(inference-time)’에서 특정 화자의 정체성을 제거하는 것이 핵심이다.

이번 연구는 음성 합성 기술의 발전과 함께 사용자 동의와 개인정보 보호를 고려한 ‘책임 있는 AI(Responsible AI)’ 구현에 기여했다는 점에서 의미가 크다. 특히 음성 딥페이크 범죄 예방과 프라이버시 보호를 위한 실질적 안전장치를 제시함으로써 차세대 음성 AI 보안 기술로 주목받고 있다. 또한 학부생이 주도한 연구가 세계 최고 수준의 국제학회에 채택됐다는 점에서도 의미 있는 성과로 평가된다.

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