뇌와 기계를 연결하는 부품이 8개월 이상 작동했다

[파이낸셜뉴스] 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 김소희 교수팀이 뇌와 기계를 연결하는데 쓰이는 부품인 뇌 피질 전도(ECoG) 전극을 개발했다. 이 부품은 부드럽고 유연한 재질로 이뤄져 있으며, 8개월 이상 사용해도 이식 부작용 없이 뇌신호를 안정적으로 측정할 수 있다. 향후 뇌질환 치료용 전극 등 뇌와 기계의 연결이 필요한 다양한 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다.

김소희 교수는 18일 "이 부품은 부드럽고 유연한 성질 덕분에 굴곡진 뇌 표면에 매우 잘 밀착되면서도 다양한 이온과 수분이 다량 존재하는 체내 환경에서도 안정적으로 성능 유지가 가능하다"며 "뇌 조직을 침습하지 않는 뇌-기계 인터페이스(BMI), 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)뿐 아니라 수년에 이르는 장기간 동안 사용이 필요한 전자약 의료기기의 핵심기술로 활용 가능할 것"이라고 말했다.

연구진은 실험쥐의 앞발과 뒷발에 피부 자극을 줄 때 발생하는 체성감각 유발 전위를 측정했다.

특히 영장류에서 3개월간 뇌 신호를 지속적으로 측정해 개발된 전극의 장기간 이식 가능성을 확인했다. 또한 가속노화실험을 통해 8개월 이상 사용할 수 있다는 것도 검증했다.

뇌 전극은 뇌의 활동을 측정하고 뇌와 기계를 연결하는 중요한 역할을 한다. 그러나 기존의 뇌 전극은 반도체 회로 칩의 재료인 실리콘처럼 단단한 재료를 뇌에 꽂아야 하는 형태로 만들어지거나, 얇은 플라스틱 고분자로 만들어졌다. 때문에 유연성이 부족하거나, 또는 얇게 만들어 유연성을 확보할 경우 안정성 문제가 발생해 오랜 시간 동안 사용하기 어렵다는 한계가 있었다.

연구진이 개발한 뇌 전극은 플라스틱 고분자 재료에 비해 훨씬 부드러운, 고무처럼 말랑하고 탄성이 있는 재료를 사용해 굴곡진 뇌 표면에 매우 잘 밀착되면서도, 두께가 수십 마이크로미터로 얇아 다루기가 훨씬 쉽다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 뇌 피질 전도(ECoG) 전극을 계측 분야 최상위 국제학술지인 '센서 앤 액츄에이터 B: 케미컬(Sensors and Actuators B: Chemical)'에 발표됐다.

김소희 교수가 교신저자로 참여하고, 미국 MIT 기계공학과 문현민 박사와 DGIST 로봇및기계전자공학과 장재원 박사과정, 박수미 졸업생이 공동제1저자로, 오송첨단의료산업진흥재단 김중현 박사, 건국대병원 김준식 교수가 함께했다.

[e-mail] 김만기 기자