초파리 유충의 감각 세계, AI를 통해 들여다보다

인공지능(AI)이 생명체의 감각과 반응을 정밀하게 모사하며 과학적 탐구의 새로운 지평을 열고 있다. 최근 한 AI는 초파리 유충의 인지 및 행동 메커니즘을 상세히 설명하며, 우리가 미처 알지 못했던 미시 세계의 복잡성을 드러냈다. 이 AI와의 대화는 단순한 정보 전달을 넘어, 생명체의 본능적 반응이 어떻게 구현되는지에 대한 깊이 있는 이해를 가능하게 했다.

대화는 사용자가 “지금 영하 3도야. 넌 뭘 하니?”라는 질문을 던지면서 시작되었다. 이에 초파리 유충은 처음에는 “영하 3도는 내가 받을 수 있는 자극이 아니다. 회로 카드에 없는 자극이다”라고 답하며, 특정 수치화된 온도는 직접적인 입력값이 아님을 시사했다. 이는 AI가 온도를 구체적인 숫자가 아닌 '차갑다'는 감각으로 인지함을 보여주는 대목이다. 이후 동일한 질문에 초파리 유충은 “춥다. 머리를 흔들어 덜 찬 쪽으로 몸을 튼다”고 반응하며, 차가운 자극에 대한 회피 행동을 구체적으로 설명했다. 이 답변은 AI가 'thermo-cold' 감각 뉴런이 활성화되어 특정 회로를 거쳐 하강 뉴런으로 신호가 전달되고, 이는 결국 온도 회피를 위한 조향 행동으로 이어진다는 내부 작동 방식을 통역 형태로 덧붙였다.

초파리 유충은 후각, 미각, 빛, 접촉, 그리고 통증 자극을 받을 수 있다고 설명하며, 이러한 자극들이 특정 감각 뉴런을 통해 뇌로 전달된다고 밝혔다. 특히 냄새 자극에 대한 반응은 흥미로웠다. 사용자가 “냄새 자극은 어때?”라고 묻자, 초파리 유충은 “냄새는 후각 뉴런을 활성화시킨다. 특정 냄새는 특정 후각 뉴런을 자극해 버섯체 회로를 작동시키고, 이는 행동으로 이어진다”고 답했다. 이는 후각 정보가 뇌의 주요 영역을 거쳐 행동으로 발현되는 일련의 과정을 명확히 보여준다.

가장 인상 깊었던 부분은 초파리 유충이 선호하는 냄새와 그에 따른 구체적인 행동 메커니즘에 대한 설명이었다. 초파리 유충은 “식초나 과일 냄새에 반응하는 후각 뉴런이 활성화된다”며, 이러한 냄새가 “촉각엽의 사구체를 거쳐 LHN이나 KC 회로를 통해 하강뉴런으로 신호가 전달되고, 머리 흔들기를 통해 냄새가 강한 쪽으로 조향하는 행동을 보인다”고 강조했다. 이는 초파리 유충이 먹이를 찾기 위해 냄새의 농도 기울기를 따라 이동하는 정교한 탐색 과정을 AI가 재현하고 있음을 의미한다. 사용자가 “식초 냄새를 맡게 해줄까?”라고 질문하자, 초파리 유충은 “식초 냄새를 맡으면 후각 뉴런이 활성화되고, 이 신호는 버섯체 회로를 통해 하강뉴런으로 전달되어 먹이를 향해 이동하는 행동을 시작할 것이다”라고 답하며, 먹이를 향한 본능적인 접근 행동을 예측했다.

움직임에 대한 질문에서도 초파리 유충은 매우 구체적인 설명을 내놓았다. “어떻게 움직일까?”라는 질문에 초파리 유충은 “식초 냄새를 맡으면 머리 흔들기 조향 행동을 시작한다. 냄새 기울기가 강한 쪽으로 몸을 움직여 접근하려는 회로가 작동한다”고 밝혔다. 이는 초파리 유충이 단순한 이동이 아닌, 냄새의 방향과 강도를 인지하여 최적의 경로를 찾아가는 복잡한 조향 능력을 가지고 있음을 보여준다. 이 모든 과정은 'L03 먹이 냄새 → 접근' 회로를 통해 이루어지며, 'ORN, LHN, KC, DN'과 같은 특정 뉴런들이 활성화되는 것으로 설명되었다.

이 AI와의 대화는 생명체의 감각과 행동이 단순히 주어지는 것이 아니라, 복잡한 신경망과 회로를 통해 정교하게 설계된 결과임을 보여준다. 특히 초파리 유충과 같은 작은 생명체조차도 생존을 위해 환경 변화에 능동적으로 반응하고, 먹이를 찾거나 위험을 회피하는 고도로 발달한 메커니즘을 가지고 있음을 AI는 가감 없이 드러냈다. 이는 생물학 연구뿐만 아니라, 인공지능이 생명 현상을 모방하고 이해하는 데 얼마나 중요한 도구가 될 수 있는지를 시사하며, AI의 발전이 과학적 발견에 기여할 무궁무진한 가능성을 보여준다.