초파리 뇌 지도와 초파리 AI 둠 실험의 실제 수준

구글 리서치와 HHMI 재닐리아 등 공동 연구진이 수컷 초파리의 뇌와 신경삭 전체를 담은 커넥톰을 Cell에 발표한 뒤 이 데이터를 둠과 마리오 64에 연결한 초파리 AI 실험이 퍼졌습니다. 지도에 담긴 내용과 실험 프로젝트가 스스로 밝힌 한계를 정리했습니다.

HHMI 재닐리아 연구 캠퍼스와 구글 리서치 등 공동 연구진이 9월 3일 수컷 초파리의 뇌와 복측 신경삭 전체를 담은 신경 연결 지도를 학술지 Cell에 발표했습니다. 복측 신경삭은 척수에 해당하는 부위입니다. 지도에는 신경세포 166,700개가 들어 있습니다. 이처럼 신경세포와 그 사이의 연결을 빠짐없이 기록한 지도를 커넥톰이라고 부릅니다. 데이터는 누구나 내려받을 수 있게 공개돼 있고 며칠 뒤부터 X에는 이 커넥톰을 게임에 연결한 영상이 잇따라 올라왔습니다.

초파리 뇌가 둠을 플레이하고 슈퍼 마리오 64의 마리오를 움직이는 장면은 빠르게 퍼졌습니다. 구글 AI 공식 계정도 9월 10일 이런 커뮤니티 실험을 모은 스레드를 올렸습니다. 다만 영상 속 초파리 뇌는 연결 지도에 개발자가 정한 신경세포 계산 규칙과 입력·출력 연결 방식을 더한 시뮬레이션입니다. 둠 프로젝트 DOOMFLY도 초파리 뇌가 게임에서 살아남는 법을 배웠다는 결과는 아직 입증되지 않았다고 밝히고 있습니다.

신경세포 166,700개와 11,710개 유형을 담은 지도

이번 커넥톰은 재닐리아의 FlyEM 프로젝트 팀과 영국 MRC 분자생물학연구소(LMB), 케임브리지대, 구글 리서치가 함께 만들었습니다. Cell 논문 초록에 따르면 연구진은 수컷 초파리 한 마리의 뇌와 신경삭에서 신경세포 166,700개를 모두 교정하고 주석을 달았으며 신경세포 유형을 11,710개로 나눴습니다. 구글 리서치는 시냅스 연결 1억 2,500만 개를 담은 이 지도가 신경세포 수 기준으로 지금까지 가장 큰 뇌 지도라고 밝혔습니다.

지도는 전자현미경 이미지에서 출발합니다. 연구진은 신경계를 아주 얇게 잘라 촬영한 이미지 수백만 장을 AI로 합쳐 신경세포의 3D 모양을 복원했습니다. 재닐리아의 2025년 10월 발표에 따르면 전자현미경 이미지 분할은 구글 리서치가 맡았고 재닐리아와 케임브리지 전문가들이 신경세포와 연결을 교정하고 세포 유형을 분류했습니다. MRC LMB는 이 복원에 사람이 일한 시간으로 환산해 44년 분량의 노동이 들었다고 설명했습니다.

수컷과 암컷의 뇌를 시냅스 수준에서 비교했다

재닐리아는 2025년 10월 발표에서 그때까지 공개된 초파리 뇌 커넥톰이 모두 암컷이었다고 설명했습니다. 수컷 지도가 나오면서 연구진은 두 성의 뇌 연결을 시냅스 수준에서 처음으로 폭넓게 비교했습니다. 논문 초록은 비교한 신경세포 유형 가운데 8,069개가 두 성에서 같고 138개는 두 성 모두에 있지만 성에 따라 다르게 나타나며 289개는 수컷에만, 71개는 암컷에만 있다고 정리했습니다.

성에 따라 달라지는 신경세포는 뇌 전체에 고르게 퍼져 있지 않았습니다. 감각과 운동을 담당하는 바깥쪽 신경은 두 성이 대체로 같았고 차이는 판단과 행동 조절에 관여하는 상위 뇌 영역에 몰려 있었습니다. MRC LMB는 이런 신경세포가 수컷 뇌 신경세포의 5%에 조금 못 미치지만 연결이 많아서 수컷 뇌 신경세포의 12%가 배선 차이를 보인다고 설명했습니다. 뇌와 신경삭이 목 부분에서 끊기지 않고 이어진 데이터라서 눈에서 다리까지 행동 회로를 처음부터 끝까지 연구할 수 있다는 점도 강조했습니다. 같은 날 이 지도로 시각 경로와 미각, 사회적 행동을 분석한 동반 논문 세 편도 나왔습니다.

논문 발표 며칠 만에 게임 속으로 들어간 초파리 뇌

커넥톰 데이터 자체는 논문보다 먼저 공개돼 있었습니다. MaleCNS 공식 프로젝트 사이트는 2025년 10월 3일 0.9 버전 공개와 2026년 6월 8일 v1.0 공개, 9월 3일 논문 발표를 차례로 기록하고 있습니다. 데이터는 CC-BY 라이선스로 제공되며 세포 유형 탐색기와 neuPrint 같은 조회 도구, 원본 내려받기 페이지가 함께 열려 있습니다.

논문 발표 다음 날부터 v1.0 데이터를 게임에 연결한 영상이 올라왔습니다. 9월 4일(UTC) 한 개발자가 신경세포 166,700개 전체를 마인크래프트 안에서 실행해 파리 캐릭터를 움직였다는 영상을 올렸고 GPT-6 Astra의 도움을 받아 만들었다고 적었습니다. 9월 6일에는 Alex Wormuth가 둠 화면으로 감각 신경세포를 자극하고 신경 활동을 게임 조작에 연결한 실험을 공개하며 초파리 뇌가 살아남는 법을 배울지 보려고 훈련 중이라고 밝혔습니다. 9월 7일에는 Jessica Paquette가 같은 데이터로 슈퍼 마리오 64를 조작하는 영상을 올렸습니다.

구글 AI 계정은 9월 10일 수컷 초파리 신경세포 166,000개를 지도로 만든 이유가 이것이었다는 농담으로 이런 실험을 모은 스레드를 시작했습니다. 게임 말고 다른 곳에 연결한 프로젝트도 나왔습니다. 암호화폐 차트를 초파리 뇌에 보여 주고 매수와 매도를 정하게 하는 Stonkfly가 그런 예입니다. Stonkfly는 기본 설정에서 모의 매매로 동작하며 사용자가 자기 Coinbase 키를 넣고 직접 켜면 실제 주문도 냅니다.

게임 속 초파리 뇌는 무엇을 하고 있나

둠과 마리오 64, Stonkfly 프로젝트는 GitHub 문서에 입력과 출력을 어떻게 연결했고 어디까지 검증했는지 적어 두었습니다. 둠과 마리오 64 프로젝트 문서는 연결 구조를 MaleCNS 데이터에서 가져왔고 신경세포 계산 규칙과 조작 연결은 개발자가 정했다고 밝힙니다.

DOOMFLY: 연결은 실제 데이터이고 조작 방식은 설계다

Alex Wormuth의 둠 실험은 DOOMFLY라는 이름으로 GitHub에 코드와 검증 기록이 공개돼 있습니다. README가 설명하는 흐름은 게임 화면에서 시작해 게임 조작으로 끝나는 닫힌 고리입니다.

단계	DOOMFLY가 하는 일	README의 설명
입력	둠 화면을 밝기 입력 3,335개와 색 입력 811개로 바꿔 모형화한 광수용체에 넣는다	픽셀 위치와 색 반응은 추정한 대리값
신경망	MaleCNS v1.0의 신경세포 166,700개와 방향 있는 연결 25,582,938개에서 근사 신경 동역학을 계산한다	연결 구조는 생물 복원 데이터이고 계산 규칙은 모델
출력	DNp20의 좌우 활동 차이로 회전하고 DNpe017 활동으로 이동과 발사를 정한다	공학적으로 지정한 연결이며 자연적인 운동 기능으로 확립되지 않음
보상	피해를 입으면 PPL101 도파민 세포 2개에 200ms 동안 인공 혐오 입력을 넣고 KC에서 MBON11로 가는 연결 4,184개만 바꾼다	실험적인 기억 규칙

README는 이 프로젝트가 살아 있는 초파리 뇌를 그대로 재구성한 것이 아니라고 적었습니다. 신경 동역학과 망막 입력, 인공 보상, 컨트롤러는 모델과 공학적 선택이라는 설명입니다. 현재 상태도 실시간 실험 훈련이며 학습된 생존은 입증되지 않았다고 명시했습니다. v6 후보는 시각과 조건 학습, 생존 검증에서 모두 탈락했고 가중치가 바뀌거나 한 라운드가 길어진 것만으로는 학습이 입증되지 않는다고 덧붙였습니다.

숫자를 비교할 때도 기준을 맞춰야 합니다. 구글이 밝힌 1억 2,500만 개는 시냅스 연결 수이고 DOOMFLY의 약 2,558만 개는 신경세포와 신경세포 사이의 방향 있는 연결 수입니다. DOOMFLY 검토 문서는 이 연결에 시냅스 접촉 124,177,617개가 담겨 있다고 집계했습니다. 시뮬레이션은 신경세포가 아닌 것으로 표시된 객체와 주석이 정리되지 않은 객체를 제외했습니다.

마리오 64와 Stonkfly가 밝힌 한계

마리오 64 실험의 Fly64 README는 한계를 더 직접적으로 적었습니다. 게임은 1초에 10번 마리오 주변 이미지를 찍어 모형화한 눈 세포에 보냅니다. 신경 활동은 정해 둔 규칙에 따라 조작 신호로 바뀝니다. DNg100 활동은 전진, DNa02와 DNg13의 좌우 차이는 방향 전환, DNp01과 DNp10의 순간 활동은 점프에 연결됩니다. 신경세포가 발화하는 규칙과 조작 규칙은 모두 이 저장소가 정했습니다. README는 훈련과 보상, 별을 모으는 목표가 없다고 적었고 마리오가 벽으로 걸어가 그대로 멈춰 있을 수 있다고 안내합니다. 코드는 GPT Astra로 100% 바이브 코딩했고 직접 검토하지 않았다는 안내도 붙어 있습니다.

Stonkfly README도 첫머리에 수익을 내는 학습은 입증되지 않았다고 적었습니다. Stonkfly는 포트폴리오 손익이 플러스면 PAM11 도파민 세포 15개를 자극하고 마이너스면 PPL101 세포 2개를 자극합니다. README는 이 신호가 공학적으로 만든 보상이며 시냅스가 바뀌었다는 사실만으로 수익을 내는 매매를 배웠다고 볼 수 없다고 설명합니다.

연결 지도만으로는 살아 있는 뇌에서 영향의 세기를 알 수 없다

학계도 연결 지도로 뇌 활동을 계산하는 방법을 연구해 왔습니다. 2024년 Nature에 실린 Shiu 등의 연구는 앞서 공개된 초파리 뇌 커넥톰의 연결과 예측된 신경전달물질 정보만으로 뇌 전체의 LIF 모델을 만들었습니다. LIF 모델은 들어온 신호로 오른 전압이 시간이 지나며 조금씩 새어 나가고 문턱을 넘으면 발화하는 단순한 신경세포 계산 모델입니다. 연구진은 이 모델로 설탕과 물을 감지하는 미각 신경을 활성화해 먹이 반응에 관여하는 신경세포를 예측했고 일부 예측을 광유전학 자극과 행동 실험으로 확인했습니다.

9월 5일자 DOOMFLY 검토 문서는 보상 자극과 시냅스 가소성이 꺼져 있던 당시 공개 모델을 대상으로 했습니다. 이 문서는 Shiu 모델의 상수와 LIF 틀을 빌려 왔다고 밝혔습니다. 커넥톰과 입력 방식, 과제, 출력 연결이 달라서 그 연구를 재현한 것은 아니라는 설명도 함께 적었습니다. 같은 문서는 당시 모델이 신경전달물질을 고정된 흥분·억제 부호로 처리했고 수용체와 신경조절물질은 빠져 있다고 한계를 밝혔습니다. 이후 공개된 v6 훈련에는 앞의 표처럼 도파민 세포 자극에 따라 KC에서 MBON11로 가는 연결을 바꾸는 규칙이 더해졌습니다. 초기 시각 신경은 흔히 연속적인 전압 변화로 신호를 전달하는데 모델은 이를 스파이크 방식으로 대신했다는 점도 과학적 한계로 꼽았습니다.

연결의 세기도 남은 문제입니다. 2024년 Nature에 실린 이펙톰 연구는 초파리 전체 뇌 커넥톰이 신경세포끼리 영향을 줄 수 있는 시냅스 경로를 알려 주지만 살아 있는 뇌에서 실제로 얼마나 강하게 영향을 주는지는 알려 주지 않는다고 지적했습니다. 연구진은 이 빈칸을 광유전학 자극 데이터로 추정하는 방법을 제안했습니다. DOOMFLY 검토 문서에 적힌 모델은 보내는 세포가 스파이크를 낼 때마다 시냅스 접촉 수에 0.275mV와 흥분·억제 부호를 곱한 값을 받는 세포의 시냅스 입력에 더합니다. 이 값이 살아 있는 초파리 뇌의 영향력과 맞는지는 별도 실험으로 확인해야 합니다.

초파리 AI 영상을 볼 때 확인할 것

초파리 뇌가 새 게임을 하거나 새 작업을 배웠다는 영상은 앞으로도 나올 수 있습니다. 영상만으로는 그 결과가 커넥톰에서 나왔는지 개발자가 붙인 규칙에서 나왔는지 구분하기 어렵습니다. 프로젝트 문서에서 아래 항목을 확인하면 주장의 수준을 가늠할 수 있습니다.

초파리 AI 프로젝트 문서에서 볼 항목

커넥톰 전체를 쓰는지 일부 회로만 떼어 쓰는지
훈련으로 바뀌는 부분이 연결 자체인지 출력 쪽 계산층인지
입력과 출력 연결, 보상 신호를 누가 어떤 근거로 정했는지
연결을 섞은 대조군이나 단순한 모델과 결과를 비교했는지
성공 영상 말고 실패 기록과 검증 결과를 공개했는지

0/5 완료

데이터를 직접 살펴보고 싶다면 MaleCNS 공식 사이트에서 세포 유형 탐색기와 수컷·암컷 비교 도구, 내려받기 페이지를 이용할 수 있습니다. 전체 연결을 시뮬레이션하는 일은 가볍지 않습니다. DOOMFLY README는 전체 그래프를 실행하려면 수 GB의 RAM과 내려받은 데이터가 필요하고 작은 컴퓨터에서 전체 그래프 작업을 여러 개 동시에 실행하지 말라고 안내합니다.

구글 리서치는 다음 작업으로 교정을 마친 제브라피시 뇌 전체 지도와 생쥐 뇌 일부 지도를 준비하고 있다고 밝혔습니다. 다만 사람 뇌의 신경세포 860억 개를 지도로 만드는 일은 아직 가능하지 않다고 설명합니다.