생쥐의 얼굴 표정 분석: 인공지능을 활용한 연구

네이처에 따르면, 연구자들은 최근에 인공지능을 사용하여 생쥐의 얼굴 표정을 분석하고 해석했다. 실험실 생쥐는 가장 일반적으로 사용되는 실험 동물 중 하나이지만, 그들이 얼굴로 어떻게 자신을 표현하는지에 대해서는 알려진 바가 없다. 이 연구는 과학자들이 인간의 특정 얼굴 표정을影响하는 신경 세포를 이해하는 데 도움이 될 수 있다.

동물의 표정 연구는 오래된 아이디어이지만 상대적으로 새로운 학문이다. 다윈은 처음으로 동물의 얼굴 표정이 그들의 감정을 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 가정했지만, 최근에 과학과 기술이 발전하여 이러한 표정과 감정을 연구할 수 있게 되었다.

캘리포니아 공과 대학의 신경과학자 데이비드 앤더슨은 이 연구가 뇌가 특정 감정을 어떻게 나타내는지와 어떻게 그 감정이 얼굴 근육에 표현되는지에 대한 오해를 풀어가는 중요한 단계라고 설명했다. 한편, 독일의 막스 플랑크 신경과학 연구소의 신경과학자 나딘 고골라는 이 연구의 배경을 설명했다. 고골라는 2014년에 앤더슨과 동료들이 쓴 논문을 읽고 영감을 받았다. 그 논문에서 앤더슨과 동료들은 감정과 다른 뇌 상태가 특정 측정 가능한 속성을 나타내야 한다고 가정했으며, 자극의 강도가 감정의 강도에 영향을 미치고 감정이 자극이 끝난 후에도 지속되어야 한다고 주장했다.

인버스에 따르면, 고골라와 다른 연구자들은 다양한 자극에 노출된 생쥐의 얼굴을 촬영했다. 예를 들어, 그들은 쓴맛이나 달콤한 맛의 액체를 받았다. 연구자들은 생쥐가 코, 눈, 耳, 볼을 변화시켜 얼굴 표정을 바꿀 수 있다고 말했다. 그러나 다양한 얼굴 표정을 다른 감정과 쉽게 연결할 수 있는 방법이 없었다. 연구 팀은 이 문제를 해결하기 위해 생쥐의 얼굴을 촬영한 비디오를 짧은 클립으로 나누고, 그것을 기계 학습 알고리즘에 입력했다.

스위스 제네바 대학의 카밀라 벨로네는 인공지능 기반의 얼굴 표정 분석 방법이 “실험자의 편향을 피할 수 있기 때문에” 가치 있다고 말했다.

인공지능 알고리즘은 생쥐의 다양한 얼굴 표정을 인식할 수 있었고, 얼굴 근육의 움직임이 다른 감정과 상관관계가 있음을 발견했다. 생쥐는 즐거움을 느끼면 아래턱과 耳을 앞으로 내밀고, 코 끝을 입으로 내린다. 또한, 자극에 대한 반응으로 나타나는 표정은 지속적이고 자극의 강도와 상관관계가 있음을 발견했다.

연구 팀은 또한 옵토제네틱스라는 기술을 사용하여 이러한 감정을负责하는 뇌 세포를 찾으려고 했다. 연구 팀은 특정 감정과 관련된 개별 신경 회로를 조사했다. 이러한 회로를 자극하면 생쥐가 해당 감정의 얼굴 표정을 나타냈다.

연구 팀은 또한 두광자 칼슘 이미징이라는 기술을 사용하여 개별 신경 세포를 추적할 수 있었다. 이 기술을 사용하여 연구 팀은 특정 얼굴 표정, 즉 감정과 함께 활성화되는 신경 세포를 발견했다. 고골라는 이러한 신경 세포가 뇌에서 감정을 위한 코드의 일부를 나타낼 수 있다고 가정했으며, 이는 포유류의 진화 과정에서 보존된 것으로, 생쥐와 인간이 이 코드에서 일부 공통 특징을 공유할 수 있다고 주장했다.