물고기에 사용된 약물을 AI로 판정할 수 있을 것 같다.
러시아의 상트페테르부르크 대학(SPbU)에서 실시된 연구에 의하면, 약물에 절인 제브라피시의 행동을 AI(뉴럴넷)에 학습 시켰는데, 물고기의 움직임을 보는 것만으로, 사용된 약리를 어느 정도 예측할 수 있게 되었다라는 것.
연구에서는 MDMA나 LSD, 메스칼린 등의 환각제나 코카인 등 유명한 위법 약물에 가세해, 케타민 등의 마취약이나 친밀한 니코틴이나 카페인, 에탄올(술)등 폭넓은 약물이 제브라피시에 투여되어 행동 패턴의 해석을 했다.
만약 같은 구조를 인간에게도 응용할 수 있으면, 위법 약물을 사용한 인간을 거리의 카메라 등에서 즉석에서 발견하는 것이 가능하게 될지도 모른다.
■ 물고기를 "약에 절여" 행동 변화를 AI로 읽어내는 연구가 발표
지금까지의 연구에 의해, 인간에게 작용하는 다양한 정신약이 물고기와 가재 등 수생 생물의 행동에 영향을 주는 것으로 나타났다.
예를 들어 플로리다 대학에서 이루어진 연구에 따르면, 우리 몸에서 배출된 항우울제가 가재의 성격을 대담하게 할 가능성이 보고되고 있고, 또한 체코 생명과학대학 프라하에서 행해진 연구에서는 약물 남용자로부터 배출된 각성제가 물고기를 약물 의존에 빠뜨리고, 심지어 인간과 같은 금단증상까지 나타날 수 있음이 확인되었다.
인간에게 작용하는 약이 물고기나 가재에도 효과가 있는 것은 이상하다고 생각하는 사람도 있을지도 모른다. 그러나 인간의 뇌는 물고기나 가재에 비해 현격히 복잡하고 거대하지만, 신경 세포가 하는 정보 전달의 구조나 전달에 사용하는 물질 자체는 거의 같은 것으로 알려져 있다.
이 사실은 생명진화에서 뇌가 복잡해지고 거대해지기는 해도, 기본적인 구조나 정보전달에 사용하는 물질이 변하지 않았음을 나타낸다.
따라서 물고기와 가재에 대한 정신약의 영향을 조사함으로써 정신약이 인간의 행동에 미치는 영향을 예측할 수 있게 되어 있다.
그래서 이번, 상트페테르부르크 대학 연구자들은 제브라피시에 대해 여러가지 정신작용이 있는 약물을 투여하고, 행동 패턴이 어떻게 변화하는지를 AI의 일종인 뉴럴넷을 통해 알아보기로 했다.
뉴럴넷은 뇌의 신경활동을 컴퓨터로 시뮬레이트한 것으로, 신경회로망(가상)을 고속으로 재편성함으로써 단일과제에서는 인간을 능가하는 능력을 가질 수 있게 되었다.
뉴럴넷이 획득한 고도의 판별 기능은 약물에 절인 물고기들에게서 어떤 특징을 찾아낸 것일까?
■ 물고기의 움직임을 보기만 해도 사용된 약물을 판별할 수 있었다
물고기를 약에 절이면 무슨 일이 일어날까?
조사에 임해서는 우선, 물고기에 대해서 복수의 약물이 주어져 행동 패턴의 변화를 신경 회로 학습시켰다. 학습이 끝나자 연구자들은 따로 준비해 둔 약물에 절인 물고기를 뉴럴넷에 제시하고 어떤 약물이 쓰였는지 예측하게 했다.
그 결과, 마취작용이 있는 케타민과 펜사이클리딘(PCP), 중추신경을 각성시키는 알레콜린, 담배에도 들어 있는 니코틴, 환각제로 알려진 MDMA, 대마에 포함된 것으로 알려진 THC를 부여받은 물고기를 높은 정확도로 판별하는 데 성공.
특히 케타민에 의한 행동변화는, 특징적으로 뉴럴넷의 고도의 판별능력에 의지하지 않아도 빙글빙글 현저한 원형 행동을 일으키는 것을 확인.
또한 행동 패턴을 비교한 결과, 환각제로 알려진 LSD가 투여된 물고기는 마찬가지로 환각제의 일종인 MDMA와 비슷한 행동 패턴을 하기 시작한다는 것으로 밝혀졌다.
LSD는 세로토닌을 과잉 방출시키는 반면, MDMA는 세로토닌의 저해를 일으켜 뇌에 대한 다른 작용 메커니즘을 가지고 있다.
물고기가 이들 두 가지 약물과 비슷한 반응을 보였다는 것은 매우 흥미롭다고 할 수 있고, 연구자들은 이들 약물이 물고기에 대해 인간과 유사한 사이키델릭한 작용(환각 등)을 보이고 있을 가능성이 있다고 한다.
■ 물고기를 약에 절인 이유
이번 연구를 통해 뉴럴넷을 통해 물고기의 행동을 분석하는 것만으로 물고기에 사용된 약물을 알아낼 수 있는 것으로 나타났다.
과거 연구에서는 물고기에게 에탄올을 준 경우, 인간과 마찬가지로 처음 흥분상태가 되고, 그 후 진정상태로 간다는 보고가 있었지만, 신경모양을 통해 행동패턴에서 약물을 추측하는 시도는 이번이 처음이다.
앞으로 연구자들은, 예측 정확도의 질을 높이기 위해서는 더 많은 약에 절인 물고기의 분석이 필요할 것이라고 말하고 있다.
신경망(Neural net)을 이용한 행동패턴 분석 기술은 실험동물의 이상행동 검출(및 스크리닝)에 사용할 수 있으며, 미래의 신약개발 분야에서의 활용이 기대된다.
또한 뉴럴넷에 의한 행동 분석 기술이 인간에게도 적용 될 경우, 거리 카메라 등의 감시 시스템을 이용하여 불법 약물을 사용한 인간을 빠르게 감지할 수 있게 될지도 모른다.
물고기를 약에 절이는 것은 앞으로도, 인류 사회의 발전에 도움이 될 것이다.
