인간의 뇌는 예상보다 인공지능과 더 유사하게 작동할지도 모릅니다.

인간의 뇌는 첨단 AI 언어 모델과 마찬가지로 단계적이고 계층적인 방식으로 언어에서 의미를 구성하는 것으로 보입니다. 이러한 발견은 언어에 대한 오랜 관념을 뒤흔들며, 이해는 고정된 규칙보다는 맥락을 통해 점진적으로 성장한다는 것을 시사합니다. (사진 제공: Shutterstock)

새로운 연구에 따르면 인간의 뇌는 고도화된 AI 언어 모델의 작동 방식과 매우 유사한 단계적 과정을 통해 음성 언어를 이해하는 것으로 나타났습니다. 연구진은 음성 이야기를 듣는 사람들의 뇌 활동을 기록하여, 뇌 반응의 후기 단계, 특히 브로카 영역과 같은 잘 알려진 언어 관련 영역에서 AI 시스템의 심층적인 반응과 일치하는 것을 발견했습니다. 이러한 결과는 언어 이해에 대한 기존의 규칙 기반 개념에 의문을 제기하며, 뇌에서 의미가 형성되는 방식을 연구하는 강력한 새로운 방법을 제시하는 새롭게 공개된 데이터셋에 의해 뒷받침됩니다.

네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 에 발표된 이번 연구는 히브리 대학교의 아리엘 골드스타인 박사가 주도했으며, 구글 리서치의 마리아노 샤인 박사, 프린스턴 대학교의 우리 하손 교수와 에릭 햄이 공동 연구자로 참여했습니다. 연구팀은 인간이 음성을 이해하는 방식과 현대 인공지능 모델이 텍스트를 처리하는 방식 사이에 예상치 못한 유사점을 발견했습니다.

연구진은 30분짜리 팟캐스트를 들은 참가자들의 뇌피질전도 기록을 이용하여 언어 처리 과정에서 뇌 활동의 시점과 위치를 추적했습니다. 그 결과, 뇌는 GPT-2나 Llama 2와 같은 대규모 언어 모델의 계층적 구조와 매우 유사한 구조화된 순서를 따른다는 것을 발견했습니다.

뇌는 시간이 지남에 따라 어떻게 의미를 구축하는가

우리가 누군가의 말을 들을 때, 뇌는 의미를 한 번에 파악하지 못합니다. 대신, 각 단어는 일련의 신경 단계를 거칩니다. 골드스타인과 그의 동료들은 이러한 단계들이 인공지능 모델이 언어를 처리하는 방식과 유사하게 시간에 따라 전개된다는 것을 보여주었습니다. 인공지능의 초기 단계는 기본적인 단어 특징에 집중하는 반면, 더 깊은 단계는 문맥, 어조, 그리고 더 넓은 의미를 결합합니다.

인간의 뇌 활동도 동일한 패턴을 따랐습니다. 초기 신경 신호는 AI 처리의 초기 단계와 일치했고, 후기 뇌 반응은 모델의 더 깊은 계층과 일치했습니다. 이러한 시간적 일치는 브로카 영역과 같은 고차원 언어 영역에서 특히 두드러졌는데, 이 영역에서는 AI의 더 깊은 계층과 연결될 때 반응이 나중에 최고조에 달했습니다.

골드스타인 박사에 따르면, "가장 놀랐던 점은 뇌에서 의미가 전개되는 시간적 과정이 대규모 언어 모델 내부의 변환 순서와 매우 유사하다는 것이었습니다. 이 두 시스템은 구축 방식이 매우 다르지만, 이해를 향해 단계적으로 발전해 나가는 과정이 비슷하게 나타나는 것 같습니다."

이러한 연구 결과가 중요한 이유

이번 연구는 인공지능이 단순히 텍스트를 생성하는 것 이상의 일을 할 수 있음을 시사합니다. 인공지능은 과학자들이 인간의 두뇌가 의미를 생성하는 방식을 더 잘 이해하는 데에도 도움을 줄 수 있습니다. 오랫동안 언어는 주로 고정된 기호와 엄격한 위계 구조에 의존한다고 여겨졌습니다. 하지만 이번 연구 결과는 그러한 관점에 도전하며, 의미가 맥락을 통해 점진적으로 나타나는 보다 유연하고 통계적인 과정을 제시합니다.

연구진은 음소와 형태소 같은 전통적인 언어 요소도 테스트했습니다. 하지만 이러한 고전적인 특징들은 AI 모델이 생성한 문맥적 표현만큼 실시간 뇌 활동을 잘 설명하지 못했습니다. 이는 뇌가 엄격한 언어적 구성 요소보다는 유동적인 문맥에 더 의존한다는 생각을 뒷받침합니다.

언어 신경과학을 위한 새로운 자료

이 분야의 발전을 돕기 위해 연구팀은 신경 세포 기록과 언어 특징 데이터 세트를 모두 공개했습니다. 이 공개 데이터 세트를 통해 전 세계 연구자들은 언어 이해 이론을 비교하고 인간의 사고방식을 더욱 정확하게 반영하는 컴퓨터 모델을 개발할 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/01/260120000308.htm