SeekBrain: 신경과학 연구 발전을 가속화하는 자율적 다중 에이전트 시스템

SeekBrain: An Autonomous Multi-Agent System for Accelerating Neuroscience Discovery

현대 신경과학은 지능의 근본 원리를 밝히기 위해 다양한 크기와 모달리티의 데이터를 통합합니다. 그러나, 매우 이질적인 데이터와 단편적인 워크플로우로 인해 분석상의 어려움이 증가하며, 이는 연구 성과를 제한하는 요인이 됩니다. 본 논문에서는 신경과학 연구 발전을 가속화하기 위해 설계된 자율적 다중 에이전트 프레임워크인 SeekBrain을 소개합니다. SeekBrain은 도메인 지식을 기반으로 한 계층적 계획 및 모드 간 데이터 분석 기능을 통해 작동하며, 코드와 논문의 쌍에서 추출한 분석 레시피를 동적으로 구성합니다. 이러한 체계화된 전문 지식과 에이전트 기반의 계획 및 실행 엔진을 결합하여, SeekBrain은 필요에 따라 가설과 분석 파이프라인을 확장 가능하게 생성합니다. 전문가가 주석을 달아놓은 BrainArena 벤치마크를 사용한 체계적인 평가 결과, SeekBrain은 다양한 분석 작업에서 최첨단 에이전트 기반 시스템보다 훨씬 뛰어난 성능을 보였습니다. 더욱 중요한 점은, 실제 연구 환경에 적용했을 때, SeekBrain은 행동, 신경 및 해부학적 데이터를 통합하여 유생 망둥어의 행동과 관련된 구조화되고 분산된 신경 표현을 밝히고, 마우스 의사 결정 작업에서 뇌 전체에 걸쳐 지역별 디코딩 강도가 공유되는 축을 발견했습니다. 이러한 결과는 SeekBrain이 신경과학 분야의 데이터 기반 연구 성과를 가속화하는 데 유용한 도구임을 입증합니다.

Modern neuroscience relies on integrating multi-scale, multimodal datasets to uncover the neural principles underlying intelligence. However, analytical challenges posed by highly heterogeneous data and fragmented workflows increasingly constrain discoveries. Here we introduce SeekBrain, an autonomous multi-agent framework designed to accelerate neuroscience discovery through domain-grounded hierarchical planning and cross-modal data analysis. SeekBrain dynamically constructs a repertoire of analysis recipes extracted from code-paper pairs. By coupling this codified expertise with agentic planning and execution engines, the framework scalably generates hypotheses and analytical pipelines on demand. Systematic evaluation on the expert-annotated BrainArena benchmark demonstrates that SeekBrain substantially outperforms state-of-the-art agent baselines across various analysis tasks. Crucially, when deployed in real-world research, SeekBrain integrated behavioral, neural, and anatomical data to reveal structured, distributed neural representations of larval zebrafish behavior and a shared axis of regional decoding strength across the brain in a mouse decision-making task. These results establish SeekBrain as a scalable and practical tool for accelerating data-driven discoveries in neuroscience.