KISTI의 과학향기

한국과학기술원(KAIST)은 정재웅 교수팀이 스마트폰으로 뇌 신경회로를 제어할 수 있는 생체 이식 장치를 개발했다.

 

최근 뇌 기능 연구와 뇌 질환 치료 분야에서 생체 이식 기기로 특정 신경세포에 빛 자극을 줘 선택적으로 제어하는 광유전학적 방법론이 부상하고 있다. 동물의 뇌에 광섬유를 이식한 뒤 레이저 등 외부 기기에 연결해 빛을 전달하는 방법을 쓴다. 이 같은 유선 방식은 동물의 자유로운 움직임을 제한한다. 따라서 장기적인 뇌 연구에 적용하기에는 한계가 있다.

 

최근 배터리 없이 외부에서 무선으로 전력을 공급받아 작동하는 무선 기기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 주기적으로 배터리를 교체해야 하는 데다 방향과 거리에 제약이 있었다. 연구팀은 소형 배터리가 집적된 무선 수신 회로와 블루투스 칩이 결합한 무선 통신 회로를 결합, 자유롭게 움직이는 상태에서도 배터리를 무선으로 충전할 수 있는 기기를 개발했다.

 

생체 조직에 적합한 부드러운 소재로 이뤄져 있으며 무게는 1.4g에 불과하다. 스마트폰 앱을 통해 뇌에 이식된 기기를 정교하게 제어할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 이 기기를 쥐의 두피에 이식, 중독성 약물인 코카인에 반복적으로 노출된 쥐의 특정 뇌 부위에 무선으로 빛을 전달해 코카인에 의한 행동 민감화 반응을 억제하는 데 성공했다. 또 쥐가 자유롭게 움직이는 상태에서 배터리를 자동으로 충전할 수 있음을 확인했다.

 

정재웅 교수는 “중독과 같은 정신질환이나 파킨슨병 등 퇴행성 뇌 질환 치료에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.