[뉴로 사이언스]빅데이터에서 앱까지, IT기술 총출동

테크앤비욘드 도강호  | 2014.07.30 14:41

[뇌관련 기업들]신경과학 상업화 어디까지 왔나

신경과학 분야는 이제 발전을 본격화한 단계다. 기업들도 완성된 지식보다는 가능성을 바탕으로 도전하는 경우가 많다. 뇌에 도전하는 국내외 기업들을 소개한다.

타이드풀(TidePool)_개인 인지 능력에 맞춘 스케줄링 앱
사람들은 하루 내내 같은 인지 능력을 보이는 것이 아니다. 시간에 따라 기복을 나타낸다. 아침에 일하는 것이 효과 있는 ‘얼리버드’인 사람이 있는가 하면 해가 지면 더 눈이 반짝이는 ‘올빼미족’도 있다. 또 인지 능력은 서커디안 리듬(circadian rhythms), 수면, 감정, 식단 등 여러 요인에 영향을 받는다.
타이드풀은 먼저 스누저(Snoozer)란 게임으로 사용자의 인지 능력이 시간에 따라 어떻게 변하는지 측정한다. 게임은 단순하다. 화면에 여러 개의 시계가 나타난다. 그 가운데 크기가 커지는 시계가 있는데 이 시계를 누르면 된다. 반응 속도를 확인하는 것이다.
이렇게 측정한 반응 속도를 바탕으로 하루 중에 언제 인지 능력이 높거나 낮은지를 기록한다. 그리고 그 결과를 바탕으로 하루 일과표를 구성해 제안하는 것이다. 인지 능력이 가장 높은 시간에 업무에 집중하도록 스케줄을 만들고, 다른 시간에는 부담이 없는 일을 하는 식이다.
타이드풀은 몇 가지 개선된 기능을 준비하고 있다. 게임으로 감정 등 인지 능력에 영향을 줄 수 있는 다른 정보를 측정할 계획이다. 추가된 정보를 바탕으로 생산성을 높일 수 있는 더 정확한 정보를 제공하기 위해서다. 또 웨어러블 기기를 이용해 측정된 수면이나 운동 데이터도 활용하려고 한다. 적당한 수면이나 운동은 사람들의 인지능력을 향상시키지만 부족하거나 과도한 수면과 운동은 오히려 인지능력을 저하시킨다. 타이드풀은 수면과 운동 데이터를 활용하면 더 정확한 스케줄을 제안할 수 있을 것으로 예상한다.



타이드풀. 게임으로 인지 능력을 측정하고 하루 스케줄을 제시해 준다



뉴로스파이어_저렴한 뉴로마케팅 구현 방법
뉴로마케팅은 무의식 같은 두뇌 활동을 분석하여 마케팅에 활용하는 기법이다. 제품 가운데에는 블라인드 테스트에서는 선호도가 높아도 실제 구매로 이어지지 않는 경우가 있다. 소비자의 두뇌 반응이 다르기 때문이다. 뉴로마케팅에서는 소비자들의 두뇌 반응을 확인하고 실제 구매로 이어질 수 있는 전략을 수립한다.
이 새로운 마케팅 분야는 구글, 디즈니를 비롯해 세계 여러 기업이 관심을 두고 있지만 심각한 문제가 있다. 너무 많은 비용이 들어간다는 점이다. 기능성자기공명영상(fMRI)을 이용해 소비자들의 두뇌 반응을 확인하는 데만 10만~20만 달러가 들어간다. 다소 저렴한 뇌파를 활용하는 방법도 4만~6만 달러가 필요하다. 게다가 아직 연구가 충분히 축적되지 않아서 소비자의 반응이 실제 구매로 이어지지 않는 경우도 많다.
뉴로스파이어는 오픈 소스 뇌 스캔 헤드셋을 활용, 비용 절감 방법을 제시한다. 뉴로스파이어의 뇌파를 확인할 수 있는 간단한 헤드셋과 뇌파를 기록하고 분석하는 프로그램은 5000달러면 충분하다.
뉴로스파이어는 뇌파 확인과 분석 기술을 주의력결핍과다행동장애(ADHD)에 활용하기 위한 연구도 진행하고 있다. 현재 ADHD는 약물치료가 가장 많이 사용되고 효과도 높다. 뉴로스파이어는 약물치료 대신 신경과학과 게임플랫폼을 활용한 새로운 치료 방법을 제안한다. 뉴로스파이어는 새로운 치료 방법이 기존 약물 치료와 동등한 효과를 가지고 있으며 향후 운동 선수나 군인의 정신 훈련 뿐만아니라 불안, 우울증, 중독 치료에서 사용할 수 있을 것으로 보고 있다.



뇌파 측정 장치 이모티브 헤드셋(Emotiv Headset).



센스랩_뇌 기능을 높이는 뇌 교육 프로그램
센스랩은 뇌 기능과 뇌파를 강화할 수 있는 뇌 교육 프로그램 제공 회사다.
뇌는 주변 자극으로부터 끊임없이 스트레스를 받는다. 스트레스는 면역을 떨어뜨리는 등 의학상 좋지 않은 결과를 불러들일 수 있다. 하지만 사람들은 스트레스에 대응할 수 있는 뇌 훈련을 하지 않는다. 센스랩은 뇌로 하여금 주변 스트레스를 잘 관리할 수 있는 훈련 방법을 제시한다.
센스랩은 스트레스가 높은 직업군의 운동선수들을 주요 고객으로 하여 뇌 훈련 프로그램 버서스(Versus)를 제공한다. 센스랩은 항공기 조종사의 뇌 활동을 측정하기 위해 개발한 비행 시뮬레이션 훈련 기술을 이용, 뇌파를 측정한다. 이 뇌파의 반응 자료로 의사 결정 속도, 반응시간, 스트레스 저항성 같은 정신 능력과 뇌 활동을 평가하고 계량화한다. 이 데이터를 바탕으로 심리학 전문가가 부족한 부분을 훈련할 수 있는 프로그램을 구성한다.
훈련은 자동차 경주와 비슷한 게임을 통해 이뤄진다. 게임을 하는 동안 스트레스 상황에서 집중하는 방법이나 스트레스 대응 방법을 훈련한다. 게임에 따른 뇌의 반응을 뇌파 측정기를 이용해 실시간으로 확인할 수 있고, 게임의 목표도 상황에 따라 수정한다. 이 과정을 반복함으로써 선수들은 최적의 뇌 기능을 유지할 수 있는 훈련을 하는 것이다.




뇌파 센서 헤드셋과 훈련용 게임기로 구성된 버서스(Versus)

뉴로게이저(Neurogazer) _뇌 영상과 인지신경과학의 접목
최근 뇌의 연구와 관심이 증가하면서 뇌 활동에 기반을 둔 교육 및 컨설팅 서비스가 많이 생겨났다. 하지만 대부분의 기업은 심리 검사나 뇌파 측정 결과를 이용할 뿐이다. 뇌 영상 분석 기법이나 인지신경과학의 연구 결과를 활용하는 사례는 드물다. 특히 자기공명영상(MRI) 기기를 이용해 수술 없이도 뇌를 자세히 들여다볼 수 있지만 이 데이터의 활용은 과학 연구나 의료 진단에 국한된다. 뉴로마케팅 분야에서 최신 인지신경과학 연구 성과가 활용되기도 하지만 비용이 많이 들어서 그나마도 쉽지 않다.
뉴로게이저(NEUROGAZER)는 신경을 뜻하는 뉴로(neuro)와 응시하는 사람이란 의미의 게이저(gazer)를 합친 말이다. 뉴로게이저는 이름처럼 뇌를 보고 활용하는 여러 가지 서비스를 준비 중이다. 특히 뉴로게이저는 뇌 영상과 인지신경과학에 관한 최신 연구 성과를 바탕으로 정확하고 우수한 뇌 정보를 제공하기 위해 준비하고 있다. 뇌 영상 정보는 기관, 기업, 개인 등 고객의 필요에 따라 다양하게 분석될 수 있다. 그만큼 맞춤형 정보 제공이 가능하다.
뇌의 성장기에 있는 유아나 청소년의 경우 뇌 영상 정보로 뇌의 성장 상태와 각 부위 발달에 따른 적성 등을 이해할 수 있다. 또 스트레스에 자주 노출되는 장년층은 뇌 건강관리를 위해 뇌 영상 분석에서 도움을 받을 수 있다. 기업이나 기관은 여러 가지 의사 결정에 도움을 받을 수 있는 도구로 뇌 영상 정보를 활용할 수 있다.
이 대표는 영유아나 청소년을 대상으로 한 서비스의 가능성을 높게 점치고 있다. 뇌는 특히 성장기에 변화가 가장 큰데 이 시기의 뇌를 분석하면 진로, 적성, 전공 선택 등에서 좀 더 정확한 조언을 할 수 있다는 게 이 대표의 설명이다. 예를 들어 예술 관련 부위, 운동 관련 부위 등 뇌 발달을 세분화해서 분석하면 개인의 능력과 잠재력을 판단하는 도구로 활용할 수 있다.
뉴로게이저는 크게 첨단 신경과학 연구, 뇌 영상 빅데이터 정보 제공, 두뇌 정보 서비스로 나눠 활동을 전개할 계획이다. 이 교수를 중심으로 한 첨단 신경과학 연구는 회사의 기반이 된다. 인간 본성의 깊은 이해와 지식을 진보시킬 수 있는 연구 기반이 없다면 뇌를 이용한 사업도 불가능하기 때문이다.
이와 더불어 뇌 영상 정보를 보관하고 처리하는 기술도 중요하다. 뇌 영상 기술이 발전하면서 뇌 영상 정보의 규모도 점차 커지고 있다. 크고 복잡한 정보를 보관·처리하기 위해서는 빅데이터 기술이 필수다. 이 부분은 오랜 기간 IT 회사 운영으로 경험을 쌓은 이 대표가 핵심 역할을 맡게 된다.
모든 사람의 뇌에는 개인의 특성이 반영된다. 지금까지 연구에 따르면 뇌 영상을 활용하면 개인의 정신 질환 가능성, 폭력성, 신경증, 위험회피·비관·고집 성향, 공감 능력 등을 파악할 수 있다. 이 뿐만 아니라 최근 연구에서는 개인의 지능이나 문제해결 능력, 학습효과, 의사결정 과정, 예술 기질이나 특정 분야의 재능 등을 파악하는 데도 뇌 영상 분석을 사용하고 있다.
신경과학 연구를 바탕으로 한 뇌 영상 분석 기법과 IT 기술에 바탕을 둔 정보처리 능력이 결합되면 개인 맞춤형 서비스가 가능하다. 이흥열 대표와 이대열 교수를 중심으로 신경과학, 심리학, 컴퓨터공학 등을 전공한 전문 인력들이 서비스를 준비하고 있다.
또 김학진 고려대 교수, 강효정 중앙대 교수, 팀 비커리 미국 델라웨어대 교수 등 실력파 자문단도 포진하고 있다. 뉴로게이저는 뇌 영상을 분석, 뇌 구조와 기능 정보를 제공하는 회사다. 국내에서 정보통신(IT) 기업을 운영해 온 이흥열 대표와 신경과학 전문가인 이대열 미국 예일대 교수 형제가 함께 지난 5월 설립했다.



뇌 영상을 분석, 뇌 구조와 기능 정보를 제공하는 회사 뉴로게이저

와이브레인_스마트 패드를 이용해 뇌 자극
인간의 행동, 기억, 학습, 감정 등과 같은 능력은 모두 두뇌의 앞부분인 전두엽에서 처리된다. 이런 능력에 문제가 생긴 것은 전두엽과 여기에 연결된 부분들이 손상된 경우다.
알츠하이머병은 기억력을 시작으로 언어 능력이나 판단력 등 인지 기능 전반의 기능 저하가 나타나는 질병이다. 병의 원인은 여러 가지가 있지만 알츠하이머병으로 인한 뇌의 손상은 해마를 시작으로 고등 인지 기능과 관련된 전두엽을 거쳐 뇌 전체로 퍼져나간다.
지금까지는 손상된 뇌를 치료하거나 기능을 개선하기 위해 수술을 통해 전극을 심고 전기 자극을 가하는 방법을 사용했다.
최근 미세한 전류를 두피에 흘려보내 뇌의 특정 부위를 활성화하는 기술이 개발됐지만 질환 치료를 목적으로 한 기술이 아니어서 게임 등 엔터테인먼트에 응용됐다. 이 기술은 두뇌 밖에서 안까지 직선으로 전류 자극을 보내는 방법을 사용한다.
와이브레인은 머리 바깥쪽에서 스마트 패드를 이용해 매우 여린 전류를 흘리는 방법을 개발했다. 머리 바깥에 가해진 미세한 전류는 뇌 내부의 네트워크를 통해 목표로 하는 두뇌 깊숙한 곳까지 전달돼 목적한 부분의 뇌 기능을 향상시킨다. 이 기술은 전류를 두뇌의 더욱 깊숙한 곳에 정확하게 전달하는 동시에 여러 곳을 향상시킬 수 있기 때문에 뇌 기능과 관련된 질환의 증상 완화에 도움을 준다. 특히 스마트 패드를 이용한 방법은 와이브레인이 세계 최초로 개발했다.

세계 최초 웨어러블 브레인 의료 기기
와이브레인은 스마트 패드를 이용해 경도인지장애(MCI), 알츠하이머병의 증상 완화와 치료에 도움이 될 수 있는 웨어러블 기기인 ‘Y밴드’를 세계 최초로 개발하고 있다. Y밴드는 환자들이 가정에서 쉽게 사용할 수 있도록 헤어밴드 형태의 웨어러블 의료 기기 형태로 제작됐다.
알츠하이머병은 뇌신경세포가 소실되면서 발생하는 것으로 알려져 있다. Y밴드를 통해 전달되는 전기 자극은 뇌세포를 더욱 활성화시켜 뉴런의 재생을 돕는다. 이를 통해 기억력과 관련된 부분의 시냅스 형성을 촉진시킨다. 또 밴드는 뇌신경세포 소실의 원인이 되는 베타아밀로이드를 감소시켜 뇌 기능 개선을 돕는다.
와이브레인은 Y밴드 사용 전류를 스마트폰에서 나오는 전류량의 6분의 1이 채 안 되는 극소량으로 줄임으로써 안전성을 높였다. 현재 삼성서울병원과 협력, Y밴드의 효과 및 안전성을 확인하기 위한 대규모 임상시험을 진행하고 있다.
와이브레인은 Y밴드를 모바일 원격의료 진료에 적용하여, 경도인지장애와 알츠하이머병 환자들의 치료 효과를 높인다는 장기 계획을 세웠다.

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