뇌 깊은 곳, 신경세포 하나의 활동까지 잡아내는 '뇌 전극' 개발

미국 캘리포니아대학교 연구진, 머리카락 5분의1 두께 뇌 전극 개발

미국 캘리포니아대학교 샌디에이고 캠퍼스 연구진이 개발한 미세 뇌전극 (Credit: David Baillot/University of California San Diego) 2024.01.17 /뉴스1

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 미국 캘리포니아대학교 샌디에이고 캠퍼스 연구진이 개별 신경세포 수준으로 뇌 심부 활동을 기록할 수 있는 센서를 개발했다.

17일 과학계에 따르면 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 뇌 심부 검사 전극 연구 결과를 발표했다.

뇌 전극 기술은 뇌 과학뿐 아니라 뇌 질환 치료 목적으로도 활용된다. 또 최근에는 일론 머스크가 설립한 뉴럴링크 등을 비롯한 기술 기업 등에서 뇌와 컴퓨터를 전극으로 연결하는 연구를 진행하고 있다.

이번에 개발된 뇌 전극은 인간 머리카락 두께의 약 5분의1 수준으로 미세하며 디스플레이 산업에서 쓰이는 박막 기술이 활용됐다.

전극의 크기가 작으면 더 미세한 신호를 측정하고 뇌 손상 등 부작용을 줄이는 데 유리하다. 연구진은 뇌의 신경세포 1, 2개 단위의 신경세포(뉴런) 신호를 관찰하는 데 성공했다.

연구진에 따르면 뇌 표면에서 최대 10㎝까지 뇌 심부에 접근할 수 있다.

연구진은 동물뿐 아니라 인간 환자 두 명에게서 성능 데이터를 수집했다. 환자의 동의를 얻어 수술로 제거될 뇌 조직에 탐침을 삽입해 뇌 활동이 측정됐다.

기존 임상 전극은 한 번에 8~16개 채널에서 데이터를 얻는데 이번에 개발된 전극은 최대 128개 신호를 기록할 수 있다.

연구진은 이러한 기술을 뇌과학뿐 아니라 뇌전증(간질) 환자 무선 모니터링에 활용하려고 개발하고 있다.

뇌전증은 신경세포의 일시적인 이상 흥분으로 일어나는 데 일부 환자는 진단이 어려워 장시간 모니터링이 필요하다.

이번 연구에 참여한 사로나 벤하임 샌디에이고 대학 의과대학 신경외과 부교수는 "현재 일부 환자는 병원에 긴 시간 머물며 발작이 어디서 발생하는지 파악한다. 이 과정에서 유선 연결된 전극이 이용되며 병원 침대에 묶여있게 한다"며 "이번 연구 성과는 환자가 집에 있더라도 모니터링이 가능하고 정밀 치료의 길을 열 가능성이 있다"고 설명했다.

연구팀은 이번에 개발된 전극이 측정뿐 전기 자극 전달 기능도 있어 치료에도 활용될 수 있을 것으로 봤다. 현재 뇌 자극 기법은 파킨슨병, 우울증 등에 임상적으로 활용되고 있으며 비만, 강박 장애 치료에 활용하려는 연구도 이어지고 있다.

seungjun241@news1.kr