AI가 뇌 스캔으로 생각을 읽는 시대, 어떻게 가능할까?

1. 한 줄 요약: 뇌 스캔만으로 이미지를 재현한다

이스라엘 와이즈만 연구소의 미할 이라니(Michal Irani) 교수팀이 만든 AI는 사람의 뇌 스캔을 분석해 그 사람이 보고 있는 이미지를 놀라울 정도로 정밀하게 재현한다. 반대로, 이미지를 입력하면 그 사람이 그것을 봤을 때의 뇌 활동까지 예측할 수 있다. 이 결과는 2026년 9월 뉴욕에서 열린 인지 계산 신경학회(CCN)에서 공개됐다.

"훌륭하다(magnificent)." — 신경윤리학자 주디 일레스(Judy Illes), 캐나다 브리티시컬럼비아 대학

2. AI는 어떻게 생각을 '읽는' 걸까

2-1. fMRI로 뇌 활동을 읽는다

fMRI(기능적 자기공명영상)는 거대한 자석을 이용해 뇌를 흐르는 산소가 풍부한 혈류를 추적한다. 특정 순간에 활발한 뇌 영역이 스캔에서 '빛나기' 때문에 어떤 영역이 일하는지 추정할 수 있다.

fMRI의 공간 단위는 복셀(voxel)이다. 일반 fMRI에서 한 복셀은 약 3mm³이고, 그 안에 약 1만 6천 개의 뉴런이 들어 있다. 이라니 팀은 더 고해상도 스캐너의 데이터(복셀 약 1mm³)를 활용해 정확도를 크게 끌어올렸다.

2-2. 확산 모델로 이미지를 '그린다'

이 연구의 핵심 엔진은 확산 모델(diffusion model)이다. 확산 모델은 잡음 덩어리에서 출발해 점진적으로 픽셀을 정제하면서 이미지를 만들어내는 생성형 AI로, Stable Diffusion·DALL·E·Midjourney 같은 텍스트→이미지 서비스의 기반이기도 하다.

2-3. 인코더 + 디코더, 두 AI의 협업

이라니 팀의 뇌 인코더/디코더는 두 분기로 동시에 작동한다.

• 구조 분기 — 색상의 위치·윤곽 등 이미지의 배치를 예측
• 내용 분기 — "접시 위의 바나나 한 묶음"처럼 무엇이 있는지를 예측

두 예측을 확산 모델에 함께 넣으면, 원래 본 이미지와 매우 비슷한 결과가 나온다. 그리고 부족한 학습 데이터를 보완하려고 인코더(이미지 → 뇌 활동)와 디코더(뇌 활동 → 이미지)를 함께 반복 학습시키는 독창적 방식을 도입했다. 그 결과 훈련 데이터의 약 70%를 fMRI 스캔과 짝지어지지 않은 이미지로 채울 수 있었다.

2-4. 가장 큰 진보: 40시간 → 1시간

기존에는 새로운 사람 한 명당 약 40시간의 fMRI 데이터가 필요했다. 시간당 600~1,000달러가 든다. 이라니 팀의 "범용 뇌 인코더"는 단 1시간의 데이터로도 새로운 사람의 뇌를 해석할 수 있다.

"우리 중 누구도 새로운 피험자에 대해 40시간의 이미징을 감당할 수 없다." — 신경과학자 토미 스프래그(Tommy Sprague), UC 샌타바바라

3. 어디에 쓸 수 있을까

• 잠금 증후군 환자 소통: 의식은 또렷하지만 몸이 거의 완전히 마비된 환자도 뇌 활동만으로 의사를 전달할 수 있다.
• PTSD 치료 연구: 외상 후 스트레스 장애 환자가 떠올리는 플래시백을 시각화해 치료에 활용할 수 있다.
• 꿈의 재현: 이라니 교수는 "아직 우리에게 없지만 달성하기 위해 노력하고 있다"고 말했다.
• 신경과학 연구 가속화: 데이터 수집 비용이 1/40로 줄어들면서 뇌 지도 작성 연구가 폭발적으로 늘어날 전망이다.

4. 아직은 완벽하지 않다

이라니 교수도 실패 사례를 공개했다.

• 케이크 이미지를 샌드위치 세 개 더미로 재구성
• 욕조 안의 개를 비슷한 색 욕조 안의 염소로 재구성

그럼에도 비교 평가에서 기존 모델을 큰 차이로 앞섰고, "마인드 리딩"이라는 표현은 자기가 하는 일에 대한 "귀엽고 경쾌한 이름(cute, jazzy name)"일 뿐이라고 덧붙였다.

5. 마음의 사생활, 어떻게 지킬 것인가

기술이 좋아질수록 윤리적 질문은 무거워진다.

5-1. 정신적 프라이버시란

정신적 프라이버시(mental privacy)란 자신의 생각·감정·정신적 이미지가 동의 없이 탐지·해독되지 않을 권리다. fMRI는 거대한 병원이 필요하지만, 문제는 휴대형 기기다.

5-2. EEG가 판을 바꿀 수 있다

EEG(뇌전도)는 전극이 달린 캡이나 헤드폰처럼 생긴 기기로 두피의 전기 신호를 측정한다. fMRI보다 훨씬 가볍고 저렴하다. 일단 사용자에 맞춰 보정되면, 회사·기관이 동의 없이도 추가 정보를 추출하는 것이 비교적 쉬워질 수 있다.

"EEG로의 전환이 판도를 바꿀 것(game changer)이다." — 신경과학자·철학자 마르첼로 이엔카(Marcello Ienca), 독일 뮌헨 공대

이엔카는 일부 법원이 정신 이미지 재구성을 법적 증거로 채택하는 미래도 우려했다.

5-3. 공상과학이 현실이 되는 속도

"150년 분량의 공상과학이 언제든지 현실이 될 수 있고, 그건 여러 모로 우려할 만하다." — 토미 스프래그

이라니 본인은 오용 가능성을 인정하면서도 "지금은 좋은 일만 생각하려고 한다"고 말했다. 다만 학계에서는 이미 신경윤리(neuroethics) 영역에서 규제와 가이드라인 마련이 본격 논의되고 있다.

7. 정리하며

AI '마인드 리딩'은 더 이상 공상과학이 아니다. fMRI 데이터와 확산 모델, 인코더-디코더의 협업 덕분에 뇌 스캔만으로 사람이 본 이미지를 상당히 정확하게 재현하는 시대가 열렸다. 데이터가 1시간이면 충분해진 것은 신경과학 연구 비용 자체를 바꾸는 변화다.

동시에 이 기술은 잠금 증후군 환자의 소통이라는 따뜻한 가능성과, 정신적 프라이버시 침해라는 차가운 위험을 함께 가져온다. 기술을 즐겁게 응원하면서도, 그 그림자가 어디까지 길어질지 함께 고민해야 할 때다.