[뉴스스페이스=이종화 기자] 유니버시티 칼리지 런던(UCL) 연구팀이 쥐의 시각 피질 단일 세포 활동만으로 10초짜리 자연 영상을 최초로 고품질 재구성하는 데 성공했다. 이는 시각 피질의 단일 세포 기록으로부터 자연 영상을 성공적으로 복원한 최초의 사례로, 뇌가 시각 정보를 처리하고 왜곡하는 방식을 이해하는 새로운 길을 열 수 있을 것으로 기대된다.

interestingengineering, elifesciences, sciencealert, eurekalert에 따르면, eLife 저널에 3월 10일(현지시간) 발표된 이 연구는 두광자 칼슘 이미징으로 포착한 약 8000개 뉴런의 단일 시도(single-trial) 활동 데이터를 활용, 원본 영상과 픽셀 수준 상관계수 0.57을 달성하며 기존 쥐 V1 정지 이미지 재구성(0.238)의 약 2배 성능을 기록했다.

연구팀은 2023 센소리움 경진대회 우승 동적 신경 인코딩 모델(DNEM)을 기반으로 빈 영상 입력을 반복 최적화했다. 모델은 쥐의 주행 속도, 동공 직경 등 행동 변수를 추가 채널로 반영해 32프레임(1.067초) 슬라이딩 윈도우에서 뉴런 예측 활동과 실제 활동 간 손실을 최소화, 초당 30Hz로 시공간 동역학을 복원했다. 7개 앙상블 모델 평균 적용 시 상관계수가 28% 상승(2개 모델로 13.7% 향상), 4000~8000개 뉴런(1㎡당 1만~2만개 밀도)에서 최적 성능을 확인했다.

전문가들은 이 기술의 정밀성을 강조하며, 인간 fMRI 기반 재구성(저해상도, 생성 AI 의존)과 달리 단세포 수준에서 '뇌가 보는 세계'를 직접 드러낸다고 평가했다. Interesting Engineering는 "고품질 10초 클립 재구성"을, ScienceAlert는 "쥐가 본 영상을 재시청"이라고 보도하며 뇌 신경회로 연구와 연계해 뇌 미스터리 해명 잠재력을 부각했다.

의의는 뇌의 시각 왜곡 현상 탐구에 있다. 가우시안 노이즈 테스트에서 고공간 주파수(<1픽셀, 3.4° 시야각)와 고시간 주파수(>30Hz) 재구성 한계가 확인됐으나, 예측 코딩이나 주의 변조 등 뇌 처리 편차를 시각화할 수 있다.

조엘 바우어 박사(UCL 세인즈버리 웰컴 센터)는 "현실과 뇌 표상의 괴리는 오류가 아닌 특징"이라며, 후속 연구로 시각 처리 왜곡 메커니즘 규명을 예고했다. 이는 쥐 V1(630×630μm, 전체 1/5 영역) 데이터를 넘어 고해상도·광범위 영상 재구성으로 확장될 전망이다.