자유자재로 조절하는 인공 뇌 신경망 기술 개발

KIST·고려대·동국대 연구
특정 부위 자극·억제 뇌신경 조직 형성 기술 개발
신경 네트워크 신호전달 모니터링 기술도 개발

국내 연구진이 체외 환경에서 뇌신경 네트워크 내 국소적 신경 조절 구현이 가능한 기술을 개발했다. / 한국연구재단 제공

국내 연구진이 사람의 뇌와 유사한 신경 네트워크를 몸 밖에서 구축하고 특정 부위 신경을 조절해 신호 전달 과정을 모니터링하는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)과 고려대, 동국대 연구진은 사람 몸 밖의 환경에서 뇌와 유사한 신경회로를 구축하고 신호를 조절하고 전달과정을 모니터링하는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

뇌 속 신경세포가 연결된 신경 회로망은 감각, 인지, 운동기술, 기억 등 학습을 가능하게 하는 역할을 한다. 그동안 체외에서 뇌의 신경 회로망의 특성을 모사해 연구하는 시도가 있었지만, 신경 회로망이 특정 부위에 신경 조절을 할 수 있는 기술이 없어 뇌의 연구에 한계가 있었다.

연구팀은 특정 부위의 자극·억제가 가능한 뇌신경 조직을 형성해 신경 네트워크 신호 전달을 모니터링할 수 있는 기술을 개발했다.

연구팀은 먼저 뇌 속 신경세포들이 일정한 방향으로 정렬된 상태에서 배양이 되도록 유도하기 위해 콜라젠 미세섬유를 정렬하는 방법을 개발했다. 이렇게 형성된 뇌 신경 조직에 다양한 생화학적 인자가 포함된 액체가 흐를 수 있는 미세한 통로(미세 유체 마이크로채널)를 결합하는 기술을 구현하기 위해 3차원 뇌신경 조직 칩 제작 기술을 개발했다. 미세 유체 마이크로 채널에 여러 약물을 주입해 신경 신호를 자극하거나 억제하는 등 신호 전달을 조절하며 관찰하는 원리다.

연구팀은 이번 연구로 뇌신경 회로망의 정밀 분석이 가능해지면서 뇌 연구가 크게 확대될 것으로 기대했다. 이번 연구를 주도한 최낙원 KIST 책임연구원은 “향후 모사 범위를 확장해 뇌신경 조직을 형성한다면 뇌 연구에 도움이 될 수 있는 시스템을 만들 수 있을 것으로 예상한다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 뇌과학원천기술개발 사업의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제학술지인 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 지난 3월 10일 온라인 게재됐다.

참고자료

Science Advances, DOI: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf0925

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