스마트워치가 '우울증' 증상 진단한다…생체 데이터 측정

카이스트, 미국 미시건대와 공동 연구

[대전=뉴시스] 스마트워치 기반 우울증 증상 예측 디지털 바이오마커 연구 모식도. (사진=KAIST 제공) 2025.01.15. [e-mail] *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한·미 공동 연구진이 웨어러블 기기를 통해 수집되는 생체 데이터를 활용해 우울증 증상의 발현 가능성을 예측하는 기술을 개발했다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)은 뇌인지과학과 김대욱 교수팀이 미국 미시간대학교 수학과 대니엘 포저(Daniel B. Forger) 교수팀과 공동연구를 통해 스마트워치로부터 수집되는 활동량, 심박수 데이터로 교대 근무자의 수면장애, 우울감, 식욕부진, 과식, 집중력 저하와 같은 우울증 관련 증상을 예측하는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.



세계보건기구(WHO)에 따르면 정신질환의 새로운 유망한 치료 방향은 뇌 시상하부에 위치한 생체시계(circadian clock)와 수면(sleep stage)에 중점을 둬야 한다.
 
하지만 현재 내재적 생체리듬(endogenous circadian rhythms)과 수면상태를 측정하기 위해선 하룻밤 동안 30분 간격으로 피를 뽑아 몸의 멜라토닌 호르몬 농도변화를 측정하고 수면다원검사(polysomnography·PSG)를 수행해야 한다.
 
이 방법은 입원이 불가피해 통원치료를 받는 정신질환자가 대부분인 실제 의료현장에서 적용하는데 한계가 크고 검사비용도 높다.



문제 해결을 위해 공간의 제약없이 실시간으로 심박수, 체온, 활동량 등 다양한 생체데이터를 손쉽게 수집할 수 있는 웨어러블 기기가 주목받고 있다.

이번에 한·미 공동연구팀은 스마트워치로부터 수집된 심박수와 활동량 시계열 데이터 등 매일 변화하는 생체시계의 위상을 정확히 추정하는 필터링(Filtering) 기술을 개발했다. 뇌 속 일주기 리듬을 정밀하게 묘사하는 디지털 트윈(Digital twin)을 구현한 것이다. 이를 활용해 일주기 리듬 교란을 추정할 수 있다.

공동연구팀은 이 생체시계 디지털 트윈의 우울증 증상 예측 활용 가능성을 미시간대학교 신경과학 연구소의 스리잔 센(Srijan Sen) 교수, 정신건강의학과의 에이미 보너트(Amy Bohnert) 교수 연구팀과 협업을 통해 검증했다.

협업에선 약 800명의 교대 근무자가 참여한 대규모 전향 코호트 연구가 진행됐다. 이를 통해 해당기술로 추정된 일주기 리듬 교란 디지털 바이오마커가 내일의 기분과 우울증의 대표적인 증상인 수면 문제, 식욕 변화, 집중력 저하, 자살 생각을 포함한 총 6가지 증상을 예측할 수 있음을 확인했다.

KAIST 뇌인지과학과 김 교수가 공동 제1저자 및 교신저자로 참여한 이번 연구 결과(논문명: The real-world association between digital markers of circadian disruption and mental health risks)는 국제 학술지 'npj Digital Medicine'에 지난해 12월5일 온라인판에 게재됐다.

김 교수는 "이번 연구를 통해 연속적이고 비침습적인 정신건강 모니터링 기술을 제시할 수 있을 것으로 기대된다"며 "사회적 약자들이 우울증 증상을 경험할 때 상담센터에 연락하는 등 스스로 능동적인 행동을 취해야만 도움을 받을 수 있는 문제를 해결, 정신건강 관리의 새로운 패러다임을 제시할 것"이라고 말했다.


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