DGIST “무선전력·통신으로 자유로운 뇌”

[사진=DGIST]

[이뉴스투데이 이승준 기자] DGIST는 장경인 로봇및기계전자공학과 교수팀이 이영전 한국생명공학연구원 책임연구원팀과 공동으로 ‘완전 매립형 무선 뇌신경 신호 기록기’ 개발에 성공했다고 19일 밝혔다.

이번에 개발된 기술은 배터리 없이 무선 전력 전송과 통신을 통해 영장류의 본능적 행동에서 발생하는 뇌신경 신호를 실시간으로 기록할 수 있다. 연구팀은 이 무선 뇌신경 기록기를 비인간 영장류인 실험용 원숭이의 뇌에 이식해 회복시킨 후, 한 달 동안 자유롭게 움직이는 상태에서 사료나 간식을 섭취하는 행동 중 뇌신경 신호를 성공적으로 측정했다.

기존 뇌신경 신호 기록기는 유선 연결로 인해 실험 공간에 제약이 있거나, 배터리로 작동해 방전 시 배터리 교체를 위한 재수술이 필요한 한계가 있었다. 그러나 장경인 교수팀은 배터리나 유선 연결 없이 무선 전력 전송과 통신을 통해 비인간 영장류의 자연스러운 행동을 방해하지 않고 뇌신경 신호를 은밀하게 측정할 수 있는 세계 최초의 무선 뇌신경 신호 기록기를 개발했다.

이번에 개발된 뇌신경 기록기는 영장류의 본능적 행동 연구를 위한 뇌공학 플랫폼 기술의 일환으로, 인간과 유사한 비인간 영장류의 뇌와 행동 간 관계를 분석하는 데 활용될 수 있다. 특히 뇌 심부 영역의 신경 신호를 정밀하게 측정할 수 있는 3차원 다공성 전극과 유연한 신경 탐침, 생분해성 삽입 셔틀을 통해 안전하게 뇌에 이식할 수 있는 기술을 포함하고 있어, 뇌신경 회로 연구에 크게 기여할 것으로 기대된다.

이는 미국의 뉴럴링크와 스위스 로잔연방공대 등에 이어 한국에서 독자적으로 개발된 신기술로도 주목받고 있다. 뉴럴링크가 영장류가 생각만으로 게임을 하도록 하고, 로잔연방공대가 하반신 마비 영장류를 걷게 한 것처럼, 비인간 영장류 실험에서 뇌신경 기록과 제어가 가능하다는 점에서 의미가 크다.

한 번의 뇌신경 전극 삽입 수술로 지속적인 신경 신호 기록이 가능하도록 무선 전력 전송과 통신 기술이 적용됐으며, 인공지능 기반의 신경 신호 분석 기술도 함께 접목됐다. 이 기술은 파킨슨병이나 알츠하이머병 같은 난치성 및 퇴행성 뇌 질환 치료를 위한 전자약 기술의 전임상 시험에도 활용될 수 있어, 향후 다양한 치료 기술로의 확장 가능성도 매우 높다.

장경인 교수는 “비인간 영장류가 신경 신호 기록기 이식 여부를 자각하지 못할 정도로 자연스러운 상태에서 무선으로 뇌신경 신호를 측정할 수 있는 기술을 개발했다”며 “전임상 시험과 임상 시험에도 범용적으로 적용될 수 있도록 발전시켜, 현재 의공학 기술로는 치료가 어려운 파킨슨병·알츠하이머병 등 다양한 난치성 뇌질환 치료 연구에 기여할 수 있기를 기대한다”고 말했다.