"인공뇌 모양 유지한 채 뇌 신호 측정하는 분석시스템 개발"

KIST 조일주 박사 "뇌 질환 치료제 개발 기간 단축 기대"

(서울=연합뉴스) 정윤주 기자 = 3D 형태 인공 뇌의 모양을 그대로 유지하면서 뇌 신호를 측정할 수 있는 분석 시스템이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 28일 뇌과학연구소 조일주, 최낙원 박사팀이 인공 뇌의 뇌세포를 빛으로 자극하고 이때 나오는 신경 신호를 측정하는 전극 기반 분석 시스템을 개발했다고 밝혔다.

3D 인공 뇌 회로와 자극 및 신경신호 측정 위한 3차원 다기능 전극 어레이 [KIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

그간 연구자들은 3D 형태의 입체적인 인공 뇌로 뇌의 발달 단계나 장애 원인 등을 연구했다. 인공 뇌를 활용하면 뇌 장애에 적합한 치료제도 개발할 수 있다.

그러나 3D 인공 뇌 신경 회로를 연구하는 분석 도구는 개발되지 않았다. 3D 인공 뇌를 연구하려면 표면에서만 신호를 분석하거나 입체 구조를 평면 형태로 무너뜨려야 했다. 이처럼 평면 형태로 인공 뇌를 무너뜨리면 복잡하게 얽힌 인공 신경망의 신호를 추적하기 어려워진다.

연구진은 머리카락 절반 두께인 50㎛(마이크로미터) 실리콘 탐침 어레이(배열)에 침 형태의 전극 63개를 부착했다. 이 전극 시스템을 인공 뇌에 꽂는 방식으로 모양은 그대로 유지한 채 내부에서 뇌 신경 신호를 측정했다.

탐침 내부에는 광섬유와 약물 전달 통로를 심었다. 연구진은 탐침 어레이로 뇌세포를 빛이나 약물로 자극한 뒤 인공 뇌 회로 기능 변화를 측정하자 뇌 신호 전파 속도가 뇌세포 부위별로 다르다는 점을 발견했다고 설명했다.

조일주 박사는 "기존에 불가능했던 3차원 인공 뇌 기능 측정을 가능하게 하는 시스템 개발로 다양한 뇌 질환 치료제 개발 기간을 단축할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 최신 호에 게재됐다.

KIST 연구진이 제작한 3차원 인공 뇌 회로 측정용 다기능 3D 전극 어레이 [KIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

jungle@yna.co.kr

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