집에서 AI로 뇌 자극했더니 집중력 좋아졌다

코헨 카도시 영국 서리대 인지신경과학과 교수. University of Surrey 제공.

집에서 안전하게 집중력을 향상시킬 수 있는 시스템이 개발됐다. 인공지능(AI) 기반 개인 맞춤형 뇌 자극 시스템이다. 

코헨 카도시 영국 서리대 인지신경과학과 교수 연구팀은 집에서 공부, 업무 등을 할 때 집중력을 높일 수 있는 시스템을 개발하고 연구결과를 국제학술지 'npj 디지털 메디슨'에 29일 발표했다. 

연구팀이 개발한 시스템은 뇌 자극 기법과 AI 학습 내용을 결합해 개인에게 최적화된 자극을 가할 수 있다. 

연구팀은 비침습적인 방법으로 통증 없이 뇌를 자극하는 경두개 자극 기법의 일종인 ‘경두개 무작위 잡음 자극(tRNS)’ 방식을 활용했다. 두피에 무작위 진폭과 주파수를 갖는 전류를 가해 특정 뇌 영역을 자극하는 방식이다. 

자극 효과를 극대화하기 위해 tRNS에 AI 알고리즘을 결합했다. 연구팀의 AI 알고리즘은 개인의 집중력 수준, 머리 크기 등의 특징을 고려해 뇌 자극을 가하는 방법을 학습했다. 

AI가 학습한 데이터는 8~35세 실험참여자 103명의 데이터다. 실험참여자들은 유럽연합 적합성 인증 마크인 ‘CE 마크’가 달린 헤드기어(헬멧)를 착용한 상태에서 태블릿 기반으로 집중력을 평가하는 과제를 290회씩 수행했다. AI는 헤드기어를 통해 확인된 뇌 활동과 태블릿 기반 테스트 결과를 활용해 최적의 뇌 자극 방법을 훈련받았다. 

연구팀은 37명의 새로운 실험참여자들을 대상으로 개발한 AI 시스템의 성능을 평가했다. 실험 참여자들은 연구팀이 개발한 AI 시스템과 가짜 시스템(플라시보), 기존 표준 뇌 자극 시스템 중 하나로 뇌 자극을 받았다. 

그 결과 연구팀의 AI 시스템이 다른 두 가지 시스템보다 월등한 성능을 보였다. 특히 집중력이 가장 떨어지는 그룹의 집중력 개선 효과가 강력했다. 자극을 가하는 동안 심각한 부작용은 확인되지 않았다. 

연구팀은 “사람들이 집에서 개인화된 시스템을 사용해 집중력을 안전하고 효과적으로 향상시킬 수 있게 됐다”며 “비용 효율적인 방법으로 집중력을 높일 수 있을 뿐 아니라 학습 능력, 다양한 인지 능력으로도 적용 범위를 확장해나갈 수 있을 것”이라고 말했다. 

<참고 자료>
doi.org/10.1038/s41746-025-01744-6

[문세영 기자 moon09@donga.com]