뇌 깊숙이 ‘신경세포 신호 측정’ 길 열려… 생체 내 녹는 물질 활용

생체 내 녹는 물질을 활용해 뇌 깊숙이 넓은 영역에서 신경세포 신호를 측정할 수 있는 길이 열렸다./사진=아주대병원 제공

생체 내 녹는 물질을 활용해 뇌 깊숙이 넓은 영역에서 신경세포 신호를 측정할 수 있는 길이 열렸다.

최근 뇌과학 분야에서는 뇌에 전자 장치를 이식해 뇌의 병리학적 특성과 외부 환경과의 인지 과정을 이해하려는 연구가 큰 주목을 받고 있다. 뇌 표면에 오랜 기간 장치를 이식해 뇌 신경세포 신호를 분석하는 수준까지 도달했지만, 뇌 깊숙이 심부의 뇌 활동 모니터링은 해결해야 할 숙제였다. 이를 위해 뇌 심부에 단단한 뇌 탐침을 이식하거나, 단단한 운송체를 이용해 상대적으로 유연한 뇌 탐침을 삽입하는 등의 많은 시도가 진행됐다. 하지만 장기간 이식 중 부드럽고 연약한 뇌세포와 단단한 뇌 탐침의 기계적 불일치나 과도한 면역 반응, 이식 후 운송체 철수 과정에서 유연한 뇌 탐침의 구겨짐 또는 흐트러짐 등의 문제가 발생했다.

아주대 뇌과학교실 이은정·기계공학과 강대식 교수팀은 뇌심부에 이식 가능한 ‘시한성 운송체 기반 초 미세 그물망 구조의 뇌 탐침’을 개발했다.

온도의 변화에 따라 단단함(차가운 온도)과 유연함(따뜻한 온도)이 변화하는 시한성(일정 기간만 사용) 물질을 뇌 탐침에 코팅해 운송체로 활용했다. 이식 전에는 단단함을 유지하지만, 뇌 심부에 이식하는 과정에서 체온으로 온도가 따뜻해지면서 상태가 유연해지는 원리다. 이 물질은 단단함과 유연함이 약 1078배 차이가 난다. 그 결과, 뇌세포와 유연한 뇌 탐침 간 생기는 문제를 감소시키고, 운송체 역할을 한 코팅 물질은 따뜻한 온도에 녹아 사라져 운송체 철수 과정에서 발생하는 문제를 없앴다.

연구 저자 이은정 교수는 “뇌심부의 신경세포 신호 측정을 통해 뇌기능 및 뇌질환에 관한 보다 많은 정보를 얻음으로써 뇌질환 치료에 한 발 더 나가길 기대한다”고 말했다.

이 연구는 7월 전자공학 분야 최상위 국제학술지 ‘npj Flexible Electronics(IF 12.3)’에 온라인 게재됐다.