스마트폰이나 스마트 시계 같은 웨어러블 기기만 있으면 일기 예보처럼 기분 상태를 예측할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발해 눈길을 끈다.

기초과학연구원(IBS) 수리 및 계산과학 연구단 의생명수학그룹 김재경 CI(그룹장, 카이스트 수리과학과 교수)와 이헌정 고려대 의대 정신건강의학과 교수 공동 연구팀은 수면 패턴을 분석해 내일의 ‘기분 삽화’를 높은 정확도로 예측하는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 디지털 헬스케어 분야 국제 학술지 ‘NPJ 디지털 의학’에 실렸다.

기분 장애는 수면과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려졌다. 장거리 비행으로 인한 시차, 계절에 따른 일조량 변화는 기분 장애 환자들의 기분 삽화를 일으키는 대표적 요인이다. 기분 삽화란 기분의 저하와 함께 전반적인 정신과 행동의 변화가 나타나는 기간으로 조증과 울증이 대표적이다. 지금까지 많은 연구에서 수면 패턴뿐만 아니라 걸음 수, 심박수, 전화사용 여부, GPS를 활용한 이동성 등 다양한 데이터로 기분 삽화를 예측하려고 시도했지만, 수집 비용이 많이 들고 일상적 활용이 어렵다는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 기분장애 환자 168명에게 웨어러블 기기를 착용하도록 하고 평균 429일 동안 수면-각성 자료를 수집했다. 실험에 참여한 환자들은 우울증이나 양극성 장애(조울증) 환자로 대부분 약물치료를 받고 있었다. 연구팀은 수집된 빅데이터에서 36개의 수면-각성 패턴과 생체리듬 관련한 지표를 추출한 다음 기계학습 알고리즘에 적용했다. 알고리즘은 당일 수면 패턴을 바탕으로 다음 날의 우울증, 조증, 경조증 정도를 각각 80%, 98%, 95%의 높은 정확도로 예측할 수 있었다. 연구팀은 생체리듬의 일일 변화가 기분 삽화 예측의 핵심 지표라는 사실도 밝혀냈다. 즉 생체리듬이 늦춰질수록 우울 삽화 위험이 증가하고, 반대로 과도하게 앞당겨지면 조증 삽화의 위험이 증가하는 식이다. 밤 11시에 잠들고 오전 7시에 일어나는 생체리듬을 가진 사람이 늦게 자고, 늦게 일어나면 우울 삽화의 위험이 증가하게 되는 것이다.

임상 현장에서도 일조량 변화에 따른 계절성 우울증 환자를 치료할 때 이른 아침에 광선치료를 진행하는 것처럼 이번 연구 결과는 기분 장애 환자 치료 효과를 높일 것으로 기대된다.

연구를 이끈 김재경 IBS CI는 “수면-각성 패턴만으로 기분 삽화를 예측할 수 있는 모델을 개발해 데이터 수집 비용을 줄이고 임상 적용 가능성을 높여, 기분 장애 환자들에게 비용 효율적 진단과 치료법 개발 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크다”라고 말했다. 이헌정 고대 의대 교수도 “앞으론 이번 연구를 바탕으로 기분 장애 환자들이 스마트폰 애플리케이션을 통해 맞춤형 수면 패턴을 추천받아, 기분 삽화를 예방하는 디지털 치료도 가능해질 것”이라고 강조했다.