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성인 뇌 감각 정밀도 향상 원리 규명

청소년기 이후에도 감각 회로 재구성 확인, ‘고해상도 감각 처리’ 핵심 기전 밝혀 미세한 정보 차이까지 구별할 수 있는 정밀한 감각 처리 능력이 뚜렷이 향상되는 것 확인 ADHD,조현병 등 감각 처리 이상을 동반하는 신경정신질환을 회로 수준에서 이해 가능함을 제시 연세대학교 생명공학과 정은지 교수 공동 연구팀

성인 뇌 감각 정밀도 향상 원리 규명

뇌 발달의 대부분은 생애 초기, 특히 어린 시절에 이뤄지고 이후에는 큰 변화 없이 유지된다는 것이 오랫동안 신경과학계의 정설로 여겨져 왔다. 이에 따라 감각 처리와 기본적인 인지 기능 역시 청소년기에 이르면 이미 성숙 단계에 도달해, 성인기와 큰 차이가 없을 것으로 받아들여져 왔다. 그러나 최근 이러한 통념을 뒤집는 연구 결과가 제시됐다. 성인기에 이르면서 뇌는 감각 회로를 다시 정교하게 재조정하며, 청소년기와 비교해 감각 정보 처리에서 현저한 수준의 정밀도 차이를 보인다는 사실이 밝혀졌다. ▲연세대 생명공학과 정은지 교수(왼쪽), 이동수 박사, 충남대 의과대학 한경아 교수, DGIST 뇌과학과 고재원 교수 연세대학교 생명공학과 정은지 교수 연구팀(제1저자 이동수 박사)은 뇌 시상부의 시상망상핵(thalamic reticular nucleus, TRN)이 성인기에도 지속적으로 재구성된다는 원리를 규명했다. 이번 연구는 2026년 4월 1일 자 국제 학술지 「Neuron」 표지 논문으로 선정됐다. 시상망상핵은 감각 정보를 대뇌피질로 전달하기 전에 선별하는 ‘감각 검문소’ 역할을 하는 핵심 회로다. 기존에는 이 회로가 어린 시절 ‘결정적 시기(critical period)’를 지나면 안정화된다고 여겨졌으나, 연구팀은 청소년기 이후에도 지속적인 회로 재조정이 일어난다는 사실을 실험적으로 확인했다. 연구팀은 생쥐 모델을 활용해 청소년기와 성인기의 감각 회로를 비교 분석한 결과, 성인기에는 감각 회로가 재구성되면서 미세한 정보 차이까지 구별할 수 있는 정밀한 감각 처리 능력이 뚜렷하게 향상되는 것을 확인했다. 이는 단순한 경험 축적이 아니라, 불필요한 신호를 제거하고 유효한 정보만을 정교하게 추출하는 회로 수준의 능동적 재설계 과정임을 의미한다. [그림1. Neuron(Volume 114, Number 7) 표지] 연구팀이 제시한 표지 이미지는 이러한 차이를 직관적으로 보여준다. 청소년기의 뇌가 환경의 전반적인 형태와 주요 정보를 인지하는 수준에 머무른다면, 성인기의 뇌는 질감, 경계, 미세한 변화와 같은 세부 정보까지 선명하게 구별하는 높은 해상도의 정보 처리가 가능하다. 이러한 변화의 핵심 기전으로 연구팀은 두 가지 억제 시스템, 이른바 ‘dual GABA’ 메커니즘을 제시했다. 빠르고 강한 억제를 유도하는 synaptic GABA는 회로를 안정적으로 고정하는 역할을 하며, tonic GABA는 입력 신호를 미세하게 조정하는 역할을 수행한다. 성인기에는 synaptic GABA에 의한 강한 억제가 일부 완화되고, 대신 tonic GABA의 정밀 조정 기능이 강화되면서 감각 정보가 더욱 세밀하게 처리된다. 이러한 억제 조절 방식의 변화가 청소년기와 성인기 사이 감각 처리 능력의 격차를 만들어내는 핵심 요인으로 작용한다. 또한 연구팀은 이 같은 회로 재구성이 시냅스 접착 단백질 LRRTM3에 의해 조절된다는 사실을 DGIST 고재원 교수, 충남대학교 한경아 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 밝혀냈다. LRRTM3 기능이 저하된 경우, 성인기에도 회로 정교화가 충분히 이루어지지 않아 미세한 촉감 구별 능력이 크게 저하되는 것으로 나타났다. 이번 연구는 자폐 스펙트럼 장애, ADHD, 조현병 등 감각 처리 이상을 동반하는 신경정신질환을 회로 수준에서 이해할 수 있는 새로운 관점을 제시한다. 나아가 감각 기능 회복을 위한 신경 조절 기술 및 디지털 치료제 개발에도 중요한 기반이 될 것으로 기대된다. 정은지 교수는 “성인기에도 뇌는 멈추지 않고 스스로를 정밀하게 조율한다는 사실을 규명했다”며 “이번 연구가 감각 인지 질환 치료와 뇌 기반 기술 개발에 중요한 전환점이 될 것”이라고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 삼성미래기술육성사업 및 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다. [그림2. 유년기부터 성인기에 이르기까지 우리 뇌의 '감각 검문소'가 정교해지는 과정]

“위암 키우는 핵심 단백질`UCHL1' 찾았다

정상 조직에 비해 위암조직에서 70% 이상 UCHL1 높게 발현 UCHL1 단백질 억제 시 위암 세포 증식·침윤 감소 한림대학교성심병원 외과 김희성 교수 연구팀

“위암 키우는 핵심 단백질`UCHL1' 찾았다

한림대학교성심병원 외과 김희성 교수 연구팀이 위암 세포의 성장을 촉진하는 핵심 단백질의 작용기전을 규명했다. 이번 연구를 통해 탈유비퀴틴화 효소인 UCHL1(Ubiquitin C-terminal Hydrolase L1)이 위암에서 종양 성장을 촉진하며, 이를 억제할 경우 암세포 성장이 현저히 감소할 수 있음을 입증했다고 2일 밝혔다. 위암은 전 세계적으로 발생률이 높고, 암 사망 원인 중 다섯 번째를 차지하는 대표적인 악성 종양이다. 수술, 항암치료, 방사선치료 등 기존 치료법이 적용되고 있지만, 위암의 분자적 발생 기전은 아직 충분히 규명되지 않아 새로운 정밀치료 표적 발굴이 중요한 과제로 남아있다. 연구팀은 세포 내 단백질의 생성과 분해를 정밀하게 조절하는 '유비퀴틴-프로테아좀 시스템(UPS)'이 암 발생과 진행에 관여한다는 점에 주목하고, 이 시스템의 핵심 조절 인자인 UCHL1을 위암 연구의 표적으로 삼았다. ▲한림대학교성심병원 외과 김희성 교수 연구팀은 위암 환자 48쌍의 암 조직과 인접한 정상 위 조직을 비교 분석했다. 그 결과, UCHL1 단백질이 위암 조직에서 정상 조직에 비해 약 70% 이상 높게 발현되는 것으로 확인됐다. 또 UCHL1 발현 수준이 높은 환자군일수록 전체 생존율이 유의하게 낮은 것으로 나타나, UCHL1이 위암 진행에 직접적으로 관여하는 인자일 가능성이 확인됐다. 위암 세포주를 이용한 실험을 통해 UCHL1의 발현을 억제할 경우, 암세포의 증식과 이동, 침윤 능력이 뚜렷하게 감소한다는 사실도 알아냈다. 또 추가 분석을 통해 UCHL1이 CIP2A(Cancerous Inhibitor of Protein Phosphatase 2A)라는 종양 촉진 단백질과 직접 결합해 이를 분해로부터 보호하는 역할을 한다는 사실도 밝혀졌다. CIP2A는 암세포 증식을 유도하는 c-Myc 신호를 활성화하는 핵심 단백질로, UCHL1이 CIP2A의 분해를 방해함으로써 암세포 성장을 촉진하는 새로운 분자 경로가 규명된 것이다. 나아가 연구팀은 UCHL1 억제 물질인 LDN-57444를 위암 세포에 처리했을 때도 암세포 증식이 억제되고, 세포주기의 첫 단계인 G1에서 세포 분열이 정지되는 현상을 확인했다. 이는 유전적 억제뿐 아니라 약물에 의한 UCHL1 억제 역시 동일한 항암 효과를 유도함을 보여주는 결과로, 추후 UCHL1을 표적으로 하는 치료 전략이 위암 치료에 실질적으로 적용될 가능성을 보여주는 결과다. 김희성 교수는 “이번 연구는 UCHL1이 위암에서 종양 촉진자로 작용하며, 암세포 성장을 조절하는 단백질임을 체계적으로 규명했다는 데 의미가 있다”며 “향후 UCHL1을 표적으로 한 치료 전략 개발과 예후 예측 바이오마커 연구로 이어질 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구는 의약화학 및 약물과학 분야 국제학술지 ‘Pharmaceuticals’ 최신호에 ‘위암에서 탈유비퀴틴화 효소 UCHL1의 종양 촉진적 역할과 작용기전에 관한 연구(UCHL1 Promotes Gastric Cancer Progression by Regulating CIP2A Degradation)’라는 제목으로 게재됐다

심근경색 환자, 베타차단제 중단 가능성 제시

심근경색 후 안정 상태서 베타차단제 중단 안전성 확인 “불필요한 약물 복용 중단 계기 될 것” 삼성서울병원 한주용 교수 연구팀

심근경색 환자, 베타차단제 중단 가능성 제시

심근경색 후 반드시 복용해야 하는 줄 알았던 베타차단제를 중단할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 베타차단제는 심근경색 환자의 재발과 사망 위험을 줄이기 위해 표준치료로 사용돼 왔다. 그러나 최근 관상동맥중재술(PCI) 등 심혈관 치료가 발전하고 있고, 심근경색 후최소 1년 이상 베타차단제를 복용하고 좌심실 수축 기능 장애나 심부전이 없이 비교적 안정된 상태의 환자에서도 장기 복용이 꼭 필요한지에 대해서는 의문이 계속 제기되어 왔다. 앞서 삼성서울병원 순환기내과 한주용 교수 연구팀은 국민건강보험공단 빅데이터를 활용한 대규모 관찰연구를 통해 심근경색 후 안정된 환자에서 베타차단제 중단이 예후에 미치는 영향을 분석, 그 결과를 2020년 심장 분야 최고 권위지인 <유럽심장학회지(European Heart Journal)>에 발표한 바 있다. (삼성서울병원 한주용, 김지훈, 강단비 교수 연구팀) 이번 ‘SMART-DECISION’ 연구는 관찰연구의 결과를 무작위배정 임상시험으로 직접 검증하기 위해 진행됐다. 한주용 교수가 책임연구자로, 2021년 보건복지부 환자중심 의료기술 최적화 연구사업단의 국가 지원 과제에 선정돼 5년간 심근경색연구회와 협업하여 수행된 연구자 주도 임상시험이다. 해당 연구 수행을 통해 한주용 교수 연구팀은 세계 최고 권위 학술지인 <뉴잉글랜드저널오브메디신(New England Journal of Medicine; IF=78.5)> 최신호에 심근경색 후 안정 상태에서 베타차단제 복용 중단군이 모든 원인의 사망 및 심근경색 재발, 심부전으로 인한 입원 등에 있어 복용 유지군과 비교해 통계적으로 유의미한 차이가 없었다는 연구 결과를 발표했다. (삼성서울병원 한주용, 최기홍, 강단비 교수 연구팀) <사진설명. 삼성서울병원 순환기내과 한주용 교수가 관상동맥중재술을 시행 중이다.> 이번 연구는 2021년 4월부터 2023년 4월 사이 국내 25개 의료기관에서 심근경색 후 최소 1년 이상 베타차단제를 복용하고, 심부전이 없으며 좌심실 박출률 40%이상인 환자 2,540명을 대상으로 진행됐다. 대상자들의 평균 연령은 63.2세, 남성 비율은 87.2%였다. 이들 중 베타차단제 중단군과 유지군을 무작위 1:1 비율로 배정하였으며 중앙 추적관찰 기간은 3.1년이었다. 연구 결과, 추적관찰 기간 중 주요 평가지표인 모든 원인으로 인한 사망, 심근경색 재발 또는 심부전으로 인한 입원 등이 복용 중단군인 1,246명 중에서는 58명, 복용 유지군인 1,294명 중에서는 74명 발생해 통계적으로 복용 중단군의 비열등성이 확인되었다. 즉, 심장 기능이 보존되고 안정적인 상태를 유지하는 환자에서는 베타차단제를 장기간 유지하지 않아도 임상적으로 안전할 가능성이 확인된 것이다. 또한 세부항목에서 복용 중단군과 유지군에서의 심근경색 재발은 각각 25명, 23명이었으며 다른 하위 지표들에서도 통계적으로 두 군간 유의미한 차이가 없었다. 삼성서울병원 순환기내과 최기홍 교수는 “심근경색 치료 환경이 크게 발전하면서 과거와 달리 심장 기능이 비교적 잘 보존된 환자가 많아졌다”며 “이번 연구는 이런 환자에서 베타차단제를 장기간 유지해야 하는지에 대한 중요한 임상적 근거를 제시했다”고 설명했다. 연구 책임자인 한주용 교수는 “안정된 상태의 심근경색 환자에서 베타차단제 복용 중단이 복용 유지에 비해 비열등하다는 것을 증명했다”며 “국내 환자만을 대상으로 한 연구라는 제한점이 있지만 심근경색 환자에서 치료 효과가 명확하지 않은 불필요한 약물의 장기 복용을 중단하는 계기가 될 수 있을 것이다”고 전했다.

인종 편향 없앤 의료용 안면 익명화 AI ‘FairAnon’개발

백인 위주 AI 데이터 학습 한계 극복, 아시아인·흑인 등 모든 인종에 동등한 개인정보 보호 피부 질환 사진 적용 결과, 신원 효과적으로 보호하며 진단 필수 병변 98.9% 보존 확인 서울대병원 영상의학과 이동헌 교수팀(충남대 송승한 교수, 충남대 한연규 박사과정)

인종 편향 없앤 의료용 안면 익명화 AI ‘FairAnon’개발

의료 영상에서 진단에 필수적인 피부 병변은 원본 그대로 보존하고, 환자의 신원만 가상의 얼굴로 효과적으로 익명화하는 AI 기술이 개발됐다. 연구팀이 개발한 이 AI는 기존 모델의 낮은 얼굴 생성 품질과 중대한 한계점이었던 인종 편향 문제를 근본적으로 해결했다. 특히 익명화된 이미지에서도 98.9%의 높은 정확도로 안면 질환을 유지해, 앞으로 어떤 인종이든 차별 없이 안전하게 의료 데이터를 활용할 수 있을 전망이다. 서울대병원 영상의학과 이동헌 교수팀(충남대 송승한 교수, 충남대 한연규 박사과정)은 인종에 따른 성능 격차를 없애고 동등한 개인정보 보호를 제공하는 안면 익명화 AI 프레임워크 ‘FairAnon’을 개발했다고 2일 밝혔다. 최근 환자 신원 보호를 위해 원래 얼굴을 가상 얼굴로 변환하는 생성형 AI 기술이 도입되고 있다. 그러나 기존 모델들이 저품질의 얼굴 이미지를 생성하는 문제와 더불어, 서양인 얼굴 데이터셋 위주로 학습된 탓에 다양한 인종 개념을 서양인 중심의 기본값과 뒤섞어 학습하는 의미론적 얽힘(Semantic entanglement) 현상이 발생했다. 이로 인해 아시아인 등 타 인종의 얼굴을 변환할 때 화질과 개인정보 보호 수준이 모두 저하되는 한계가 있었다. ▲서울대병원 영상의학과 이동헌 교수 연구팀은 기존 생성형 AI의 한계를 극복하기 위해 2단계 구조를 고안했다. 1단계는 AI 지식 공간에 얽혀있던 인종 개념을 명확히 분리하는 ‘직교 의미 기반 가이드(OSG)’ 기술을 적용했다. 이어 2단계는 외부 참조 모델 없이 사람의 시각적 선호도에 맞춰 고품질 이미지를 생성하는 ‘단순 선호도 최적화(SimPO)’ 기법을 도입했다. 또한, 연구팀은 환자의 임상적 특징을 보존하면서 신원만 가리는 정밀 제어 기술도 구현했다. 충남대병원에서 수집한 17,697장의 안면 데이터로 AI의 얼굴 영역 분할 학습을 진행했다. 이를 통해 눈, 코, 입, 얼굴 윤곽 등 핵심 특징을 정밀하게 파악해 마스크를 생성하고, 마스킹 된 영역만 가상 얼굴로 재생성하되 나머지 영역은 원본 그대로 유지되도록 설계했다. 그 결과, 인종별 생성 이미지 간 품질 격차를 나타내는 편향 지표(LPIPS-Std)가 기존 0.087에서 0.012로 대폭 낮아졌다. 특히 기존에 유독 낮았던 아시아계 얼굴의 생성 다양성 점수는 0.31에서 0.48로 크게 향상됐으며, 모든 인종에서 일관된 품질을 기록해 고질적인 인종 간 격차를 해소했다. 성능 평가 결과, 안면 인식 AI가 원본을 식별하지 못하는 익명화 성능(EER)이 최대 기준치(50%)에 근접한 47.8%를 기록했다. 실제 사진에 가까울수록 낮은 값을 갖는 이미지 품질 지표(FID) 역시 91.34를 달성해 비교된 최신 모델 중 최고 성능을 입증했다. 더불어 10만여 장의 외부 데이터 교차 검증에서도 일관된 보호 성능을 확인했다. 나아가 연구팀은 분당서울대병원과 한림대강남성심병원의 임상 사진 6,000장(여드름 등 5개 질환 및 정상 피부)에 이 기술을 실제 적용했다. 대표 표본 180장을 피부과 전문의 3명이 평가한 결과, 환자의 신원은 효과적으로 보호하면서도 진단에 필수적인 병변을 98.9%의 정확도로 보존해 냈다. 전문의 간 의견 일치도(Fleiss’ kappa) 역시 0.87로 매우 높아 객관적인 임상 유용성을 확인했다. 이동헌 교수(영상의학과)는 “이번 연구는 인종 간 공정성을 개선하면서 실제 의료 영상에서도 활용할 수 있는 개인정보 보호 기술을 제시했다는 점에서 의미가 크다”며 “이 프레임워크는 향후 개인정보 보호 제약이 큰 헬스케어 및 의료 영상 분석 시스템에서 안전하고 공정한 데이터 활용을 가능하게 하는 핵심 기술이 될 것으로 기대된다”라고 말했다. 한편, 이번 연구 결과는 컴퓨터사이언스, 이론 및 방법 분야 최상위 국제학술지 ‘Information Fusion(IF: 15.5)’ 최근호에 게재됐다. [표] 인구통계학적 공정성 비교. 아시아계 얼굴 생성 품질(0.31→0.48)을 크게 높이고, 흑인·라틴계 등 모든 인종에서 일관된 고품질을 달성해 인종 간 격차를 줄였다 [그림] 다양한 인종에 대한 FairAnon의 공정한 얼굴 생성 결과. 아시아인, 백인, 흑인 등 모든 인종에서 편향 없이 고화질의 자연스러운 가상 얼굴을 생성함을 보여준다.



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국립암센터, ‘희귀암정보포털’ 오픈, 정보 불균형 해소 본격화
국립암센터(원장 양한광) 희귀암연구사업단(단장 김준혁)은 희귀암 환자와 가족에게 정확한 건강정보를 제공하고 전문 의료진과의 연결을 지원하기 위한 ‘희귀암정보포털(rarecancer.kr)’을 구축해 공식 오픈했다고 2일 밝혔다. 희귀암은 개별 질환의 발생 빈도가 낮아 정보 접근이 어려워 환자들은 진단과 치료 과정에서 어려움을 겪어왔다. 현재 국내 환자들은 인터넷 검색이나 온라인 커뮤니티를 통해 제한적이고 검증되지 않은 정보를 얻는 경우가 많아, 신뢰할 수 있는 공공 정보 플랫폼 구축의 필요성이 지속적으로 제기되어 왔다. 이에 국립암센터 희귀암연구사업단은 미국 국립보건원(NIH)의 GARD*와 미국 희귀질환 단체 NORD** 등 해외 공식 정보를 참고하고 국내 희귀암 연구그룹과 협업을 통해 국내 실정에 맞는 공익적 희귀암 정보 제공 플랫폼을 구축했다. 희귀암정보포털은 ▲희귀암 질병정보 검색부터 임상시험 정보연계 ▲환우회 및 커뮤니티 정보 ▲전문 의료진 및 병원 검색 ▲온라인 상담(Q&A) 서비스 등 환자에게 통합 서비스를 제공한다. 또한 국립암센터 발전기금과 연계된 후원 시스템을 갖추어 희귀암 치료를 위한 사회적 관심도 함께 독려할 예정이다. 이번 포털

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