머리에 삽입한 뇌신경 기록기가 배터리 교체없이 사용한다

DGIST, 세계 세번째 무선 뇌신경 신호 기록기 개발
뇌 이식후 한달간 원숭이 측정… 난치성 뇌질환 연구

대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 장경인 교수팀이 한국생명공학연구원 이영전 박사팀과 함께 세계 세번째로 개발한 완전 매립형 무선 뇌신경 신호 기록기. DGIST 제공

[파이낸셜뉴스] 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 장경인 교수팀이 한국생명공학연구원 이영전 박사팀과 함께 세계 세번째로 '완전 매립형 무선 뇌신경 신호 기록기'를 개발했다. 이 장치는 배터리 없이도 무선으로 전력과 통신을 전송해 영장류의 본능적 행동에서 발생하는 뇌신경 신호를 실시간으로 기록한다. 실제로 이 무선 뇌신경 기록기를 원숭이의 뇌에 이식 후, 한달 동안 자유롭게 움직이는 상태에서 사료나 간식을 섭취하는 행동 중 뇌신경 신호를 측정하는데 성공했다.

장경인 교수는 "영장류가 신경 신호 기록기 이식 여부를 자각하지 못할 정도로 자연스러운 상태에서 무선으로 뇌신경 신호를 측정할 수 있는 기술"이라며 "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 19일 말했다.

연구진이 개발한 뇌신경 기록기는 영장류의 본능적 행동 연구를 위한 뇌공학 플랫폼 기술중 하나다.

이 장치는 인간과 유사한 영장류의 뇌와 행동간 관계를 분석하는 데 활용될 수 있다.

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.

대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 장경인 교수팀이 한국생명공학연구원 이영전 박사팀과 함께 세계 세번째로 개발한 완전 매립형 무선 뇌신경 신호 기록기를 원숭이의 뇌에 이식한 후 핸드폰 어플을 통해 수신되는 신경 신호를 모니터링할 수 있다. DGIST 제공

특히, 이 기술은 미국의 뉴럴링크와 스위스 로잔연방공대 등에 이어 세계 세번째로 한국에서 독자적으로 개발한 신기술로 주목받고 있다. 뉴럴링크가 영장류가 생각만으로 게임을 하게 하고, 로잔연방공대가 하반신 마비 영장류를 걷게 한 것처럼, 영장류 실험에서 뇌신경 기록과 제어가 가능하다는 점에서 의미가 크다.

연구진은 "뇌 깊숙한 영역의 신경 신호를 정밀하게 측정할 수 있는 3차원 다공성 전극과 유연한 신경 탐침, 생분해성 삽입 셔틀 등을 통해 안전하게 뇌에 이식할 수 있어, 뇌신경 회로 연구에 크게 기여할 것"이라고 전망했다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 무선 뇌신경 신호 기록기를 바이오메디컬 분야 최고 권위의 국제 학술지인 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)' 11월 호에 발표했다.

또한 장 교수는 교원 창업 기업인 '엔사이드'를 통해 신규 브레인 칩의 기술 사업화를 추진 중이며, 미국 하버드 대학 및 MIT와의 전략적 파트너십을 통해 해당 기술의 국제화를 진행하고 있다.

[e-mail] 김만기 기자