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KAIST, 파킨슨병 등 장기 진행성 뇌 질환 연구 '청신호'
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KAIST, 파킨슨병 등 장기 진행성 뇌 질환 연구 '청신호'
  • 대전/ 정은모기자 
  • 승인 2021.06.21 15:57
  • 댓글 0
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하이드로젤 기반 유연성 뇌‧기계 인터페이스 개발
KAIST 바이오 및 뇌공학과 연구팀과 MIT 공동 연구팀은 하이드로젤 기반의 뇌-기계 인터페이스를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. [KAIST 제공]
KAIST 바이오 및 뇌공학과 연구팀과 MIT 공동 연구팀은 하이드로젤 기반의 뇌-기계 인터페이스를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. [KAIST 제공]

KAIST 바이오및뇌공학과 박성준 연구팀과 MIT 폴리나 아니키바 교수‧쏸허 자오 교수‧육현우 공동 연구팀은 하이드로젤 기반의 유연성 뇌-기계 인터페이스를 개발하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.

뇌 구조를 연구하거나 뇌 신경 질환의 메커니즘을 파악‧치료하기 위해 실시간으로 뇌를 자극하고 신호를 측정할 수 있는 인터페이스의 개발이 필수적이다. 기존의 신경 인터페이스는 기계적, 화학적 특성이 뇌 조직과 너무 달라서 일어나는 이물 반응 때문에 주변에 절연세포층이 형성돼 그 수명이 매우 짧아진다는 문제점을 가지고 있었다.

연구진은 해당 문제의 해결을 위해, 직접 제작한 다기능성 파이버 다발을 하이드로젤 몸체에 넣는 방법을 이용해 뇌 모사형 신경 인터페이스를 제작했다. 

장치는 빛으로 특정 신경세포종만을 자극할 수 있는 광유전학 기술을 적용하기 위한 광섬유뿐만 아니라 뇌에서 신호를 읽을 수 있는 전극 다발, 약물을 뇌 속으로 전달할 수 있는 미세 유체 채널을 모두 보유하고 있다. 

해당 인터페이스는 하이드로젤 몸체를 건조시킨 상태에서는 단단한 성질이 고분자와 유사해 몸체에 삽입하기가 쉽다. 하지만 몸에 들어가면 체내의 수분을 빠르게 흡수해. 부드럽고 수분이 풍부한 주변 조직과 유사한 상태가 되므로 이물 반응을 최소화할 수 있다.

연구팀은 이런 특성을 가진 장치를 동물 모델에 직접 적용해 기존의 기록을 훨씬 뛰어넘는 삽입 후 6개월까지도 뇌 신호를 측정할 수 있음을 보였다. 

또 자유롭게 움직이는 쥐를 대상으로 초장기간 광유전학 실험, 행동 실험 등이 가능하며 이물 반응에 의한 아교세포 및 면역세포의 발현이 기존 장치보다 현저히 줄어듦을 증명했다.

한편 연구는 한국연구재단 신진연구사업, 범부처의료기기개발 사업, 나노소재원천기술개발사업, 차세대 지능형 반도체 개발사업, KK-JRC 스마트 프로젝트, 카이스트 글로벌 이니셔티브 프로그램, 포스트 인공지능 프로젝트 사업의 지원을 받아 수행됐다.

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자 
J-em@jeonmae.co.kr


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