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- 곰팡이 모양과 사상 유두 모두 남성과 노인보다 여성과 젊은 사람에서 약간 더 뾰족해
- 뾰족한 모양이 여성과 어린이가 평균적으로 남성과 노인보다 더 강한 미각을 갖는 여러 가지 이유 중 하나

우리의 혀는 지문만큼 개별적이다
혀 유두의 배열과 모양은 사람마다 다르다.

우리의 혀는 지문만큼 서로 분명히 다르다는 연구 결과가 발표됐다. 혀에 있는 꽃봉오리 모양의 유두의 모양과 패턴은 이전에 생각했던 것보다 더 큰 개별적 특성을 나타낸다. 혀는 고유한 식별 기능일 뿐만 아니라 미래에 맞춤형 영양 계획을 개발하고 초기 단계에서 구강암을 발견하는 데 도움이 될 수도 있다고 연구진이 "Nature"에 보고했다. 

▲ 혀의 표면 구조는 사람마다 다르다. pixabay

우리의 혀는 해부학적으로 놀라운 존재다. 그것은 우리가 말하고, 맛보고, 심지어 냄새를 맡는 데에도 도움이 된다. 이러한 멀티 태스킹은 혀 표면에 있는 수백 개의 작은 돌기, 즉 유두에 의해 가능해진다. 우리의 미뢰는 위치한 반구형 곰팡이 유두와 혀가 다른 질감을 "느낄" 수 있는 왕관 모양의 사상 유두가 주로 구별된다. 이전에는 서로 다른 유두의 모양과 배열이 사람마다 다른지 그리고 어떤 차이가 있는지 명확하지 않았다.

과학을 위해 혀를 내밀다

이는 주로 우리 혀의 표면을 현미경으로도 지도화하기 어렵기 때문이다. 크기가 약 900㎛(마이크로미터)이고 혀에 드물게 분포하는 곰팡이 모양 유두는 육안으로 비교적 쉽게 볼 수 있지만, 사상 유두의 경우 상황이 훨씬 더 어렵다. 직경이 약 350㎛인 이들은 한편으로는 훨씬 작고 다른 한편으로는 더 큰 그룹으로 발생한다. 인간의 혀 1제곱센티미터에는 최대 200개의 사상 유두가 포함되어 있는 것으로 추정된다.

인간의 혀를 안정적으로 매핑하기 위해 에든버러 대학의 Rayna Andreeva가 이끄는 연구원들은 이제 처음으로 인공 지능의 지원에 의존했다. 그들은 15개의 서로 다른 혀에 대한 약 2천번의 3차원 스캔을 통해 그들을 훈련시켰다. AI 도구는 인식할 수 있는 유두 모양을 구별하는 방법을 학습하여 개인별 '혀 지도'의 기초를 제공한다. 마지막으로, 프로그램은 단일 시신경 유두만을 기반으로 대상의 성별, 연령 및 신원을 예측하려고 시도해야 한다.

지문만큼 개성 있다

결과:
AI 시스템은 85%의 정확도로 다양한 유형의 유두를 식별하여 어떤 인간보다 더 나은 성능을 발휘했다고 연구진이 보고했다. 하지만 안드레바와 동료들이 AI 데이터를 기반으로 피실험자의 개별 혀 맵을 만들었을 때 놀라운 사실이 드러났다. 지도는 15명의 테스트 참가자 각각의 유두가 매우 개별적인 방식으로 형성되고 배열되었음을 보여주었다.

인간의 혀의 구조는 지문만큼이나 독특하고 개별적이며, 사람마다 다르다. 이는 테스트에서도 확인되었다. AI에 유두 하나만 보여주면 프로그램은 약 48%의 정확도로 이를 올바른 소유자에게 할당할 수 있었다. Andreeva와 그녀의 팀은 "이것은 유두가 고유 식별자 역할을 한다는 최초의 증거다"고 설명했다. "우리는 이러한 마이크로 크기의 특징이 각 개인에게 얼마나 고유한지 보고 놀랐다"고 에든버러 대학의 수석 저자인 리크 샤르카르Rik Sarkar도 덧붙였다.

▲ 인간 혀의 등쪽 부분의 작은 부분을 3D로 표현한 것이다. 플롯 (a)는 실제 인간 혀에 마스크를 적용하여 얻은 혀 표면의 3D 메시를 보여준다. 색상 막대는 높이를 나타내는 표면 점의 Z 좌표를 표시한다. 플롯 (b)와 (c)에서 우리는 (b) 단일 곰팡이 모양 유두와 (c) 다중 사상 유두가 있는 혀 영역을 볼 수 있다. 우리는 플롯 (b)와 (c)에서 유두의 독특한 모양, 즉 (b)의 돔 모양의 Fungiform 유두와 (c)의 왕관 모양의 Filiform 유두에 주목했다. 인간 혀의 인상은 건강한 성인(n = 15명, 여성 9명, 18~55세)으로부터 University of Leeds(Ethics DREC ref: 120318/AS/245, University of Leeds)18에서 수집되었다. (출처: 관련논문 Machine learning and topological data analysis identify unique features of human papillae in 3D scans)

여자들은 '뾰족한' 혀 유두를 가지고 있다

우리 혀에 있는 유두의 모양과 배열은 무작위로 달라지는 것이 아니라 특정한 패턴을 따른다. 예를 들어 인공지능은 단일 광디스크 스캔을 기반으로 사람의 성별을 67%의 정확도로, 나이를 75%의 정확도로 예측할 수 있었다. 따라서 이러한 기본 특성과 연관되어 있고 개인차를 넘어 반복되는 특정 혀 구조가 있다.

특히, 예를 들어, 곰팡이 모양과 사상 유두 모두 남성과 노인보다 여성과 젊은 사람에서 약간 더 뾰족한 것으로 나타났다. Andreeva와 그녀의 동료들은 이 뾰족한 모양이 여성과 어린이가 평균적으로 남성과 노인보다 더 강한 미각을 갖는 여러 가지 이유 중 하나일 수 있다고 의심한다.

▲ 혀 유두의 자동 식별. 인간의 혀 표면에 유두의 위치를 지정하기 위한 도구의 결과를 보여주는 그림. 여기서 우리 도구는 혀 표면에서 곰팡이 모양(파란색)과 사상 모양(노란색)의 위치를 감지했다. 14개의 곰팡이형과 40개의 사상유두가 발견되었다. 빨간색 점으로 우리는 RANSAC 알고리즘을 사용하여 장착된 평면에서 가장 높은 거리를 가진 구조에 대한 로컬 최대값으로 결정되는 유두의 중심을 볼 수 있다. (출처: 관련논문 Fig 6 / Machine learning and topological data analysis identify unique features of human papillae in 3D scans)

다양한 적용 가능

연구자들이 설명하는 것처럼, 개별 혀 구조를 아는 것은 잠재적으로 미래에 큰 부가가치를 가져올 수 있다. 예를 들어, 어떤 시점에서는 개인의 음식 선호도가 혀 표면만을 기준으로 결정될 수 있으며, 그런 다음 영향을 받는 사람들이 실제로 즐길 수 있는 맞춤형 건강 영양 프로그램이 개발될 수 있다. 동시에 혀의 구조를 모니터링하면 구강암과 같은 만연한 질병을 조기 진단할 수도 있다고 Andreeva와 그녀의 팀은 설명했다.

그러나 혀는 아마도 개별 구조를 특징으로 하는 유일한 인간 조직은 아닐 것이다. “따라서 우리는 이제 AI와 기하학 및 토폴로지를 결합한 이 기술을 사용해 다른 생물학적 표면의 미세한 특징을 식별할 계획이다. 이는 인체 조직의 비정상적인 성장을 조기에 발견하고 진단하는 데 도움이 될 수 있다”고 Sarkar는 말했다.
(Scientific Reports, 2023; doi: 10.1038/s41598-023-46535-9)
출처: 에딘버러 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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