[지디넷코리아]
목소리와 말투가 실제 나이보다 늙게 분석되는 사람일수록 인지 기능이 떨어지고 뇌와 신체에서도 노화 징후가 더 많이 나타날 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 연구진은 인공지능(AI)으로 목소리와 말하는 방식을 분석해 나이를 추정하는 이른바 ‘음성 시계’를 개발했다.
3일(현지시간) 과학전문매체 라이브사이언스에 따르면 아일랜드 트리니티칼리지 더블린과 글로벌 뇌 건강 연구소(GBHI) 등이 참여한 국제 연구진은 사람의 음성으로 나이를 추정하고 이를 뇌 건강과 비교한 연구 결과를 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다.
연구진은 아르헨티나와 칠레, 콜롬비아, 멕시코, 페루 등 중남미 5개국에서 스페인어를 사용하는 18~88세 성인 2928명의 음성 데이터를 분석했다. 참가자 가운데 약 1500명은 인지 기능이 정상이었으며 나머지는 경도인지장애(MCI), 알츠하이머병 또는 전두측두엽치매 환자였다.
참가자들은 짧은 영상을 보고 내용을 설명하거나 60초 동안 특정 범주에 속하는 단어를 최대한 많이 말하는 등의 과제를 수행했다. 짧은 이야기를 들은 직후 내용을 다시 말하고 20~30분 뒤 기억나는 내용을 다시 설명하는 검사도 진행했다.
외신에 따르면 연구진은 이 과정에서 녹음한 음성을 AI로 분석했다. 말하는 속도와 멈춤 시간, 음높이, 어휘, 의미와 감정 표현 등 700개가 넘는 음향·언어적 특징을 추출한 뒤 참가자의 실제 나이를 예측하도록 머신러닝 모델을 학습시켰다.
AI가 음성을 바탕으로 예측한 나이와 실제 나이의 차이는 ‘음성 나이 차이(speech age gap·SAG)’로 계산했다. 예를 들어 실제 나이가 60세인데 음성 시계가 70세로 판단한다면 음성 나이 차이가 양의 방향으로 커지는 방식이다.
분석 결과 인지 기능이 정상인 사람들은 AI가 추정한 음성 나이와 실제 나이의 차이가 가장 작았다. 반면 경도인지장애나 치매가 있는 사람은 실제 나이보다 음성이 더 나이 든 것으로 분석되는 경향이 나타났다.
차이는 질환에 따라서도 달랐다. 알츠하이머병 환자보다 전두측두엽치매 환자에서 음성 나이 차이가 더 컸으며, 특히 언어 기능에 주로 영향을 미치는 전두측두엽치매 환자에게서 가장 큰 차이를 보였다는 것이 외신의 설명이다.
목소리에서 나타난 ‘노화 신호’는 인지 검사 결과와도 연결됐다. 음성 나이가 실제 나이보다 높은 사람일수록 기억력과 언어, 주의력 등 여러 인지 검사 성적이 낮았으며 일상생활 기능에도 더 큰 어려움이 있었다는 조사 결과도 포함됐다.
단순히 말하는 방식만 달라진 것도 아니었다.
연구진이 뇌 영상과 생물학적 노화 지표를 함께 분석한 결과 음성 나이 차이가 큰 사람에게서 뇌 영상으로 측정한 노화 지표도 더 높게 나타나는 연관성이 확인됐다.
DNA에 붙는 화학적 표지인 메틸화 패턴으로 생물학적 나이를 추정하는 ‘후성유전학적 시계’에서도 비슷한 관계가 나타났다. 건강한 참가자와 알츠하이머병 환자에서는 실제보다 음성이 나이 들게 분석될수록 일부 후성유전학적 노화 지표 역시 더 높았다.
알츠하이머병 환자에게서는 음성 나이 차이가 클수록 혈액 내 ‘p-tau217’ 수치가 높은 연관성도 나타났다. p-tau217은 알츠하이머병과 관련된 주요 혈액 바이오마커 가운데 하나다.
연구진은 사람의 목소리가 단순히 성대 상태만 반영하는 것이 아니라 호흡과 신경근육 조절, 청각 피드백, 언어와 기억 등 여러 뇌 기능이 함께 작동해 만들어지는 만큼 노화와 뇌 건강에 관한 다양한 정보를 담을 수 있다고 설명했다.
특히 음성 분석은 자기공명영상(MRI)이나 혈액 검사와 달리 특별한 의료장비 없이 녹음만으로 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 향후 연구가 축적되면 스마트폰이나 컴퓨터로 녹음한 음성을 활용해 뇌 건강 이상을 저비용으로 선별하는 데 활용할 가능성도 있다.
그러나 현재 단계에서 목소리만으로 치매 여부나 향후 발병 가능성을 판단할 수 있는 것은 아니다.
이번 연구는 특정 시점의 음성과 건강 상태 사이의 연관성을 비교한 연구로, 음성 나이가 실제 나이보다 높게 나타난 사람이 향후 치매에 걸릴 가능성이 더 크다는 사실을 입증하지 않았다. 연구진도 시간에 따른 변화를 추적하는 장기 연구가 필요하다고 설명했다.
또 연구 대상이 중남미 5개국의 스페인어 사용자였다는 한계가 있다. 언어와 문화가 달라지면 말의 속도나 억양, 어휘 사용 등이 달라지는 만큼 한국어 등 다른 언어에서도 같은 결과가 나타나는지 추가 검증해야 한다.
우울감이나 피로, 스트레스 등 일시적인 상태가 목소리에 영향을 줄 가능성도 있다. 전문가들은 이런 요인을 충분히 통제하고 다양한 인구집단에서 검증하기 전까지 음성 시계를 개인의 치매 진단 도구로 활용해서는 안 된다고 지적했다.
이번 연구 논문은 지난달 30일 온라인 공개됐으며 라이브사이언스는 1일 연구 결과를 소개했다.