기초과학연구원(IBS)은 분자 분광학 및 동력학 연구단 박홍규 교수 연구팀이 부작용 없이 빛으로 뇌신경을 자극해 뇌신호를 기록할 수 있는 나노장치를 개발했다고 23일 밝혔다.
기존 뇌 연구는 금속이나 실리콘 소재의 삽입형 탐침을 이식해 뇌신경을 자극, 그 반응을 측정해왔다. 그러나 딱딱한 탐침이 뇌 세포를 손상시키거나 주변에 면역반응을 일으켜 신호 측정을 어렵게 만든다는 문제가 있었다.
앞서 연구팀은 이에 대한 대안으로 미국 하버드대와 뇌와 비슷한 굽힘 강도의 그물구조 탐침을 개발했다. 이 탐침은 유연한 그물망 형태의 고분자를 원통형으로 만 나노 구조체로 죽부인과 모양이 유사하다.
이번 연구에선 뇌 신호 측정은 물론 빛을 주입해 뇌 신경을 인위적으로 자극하도록 성능을 개선해 1cm 길이의 광도파로를 결합해 외부 빛을 나노 죽부인의 끝단까지 전달할 수 있게 했다.
이 탐침을 이용해 쥐의 뇌에 삽인해 빛으로 뇌신경을 자극했고 자극된 뇌의 전기 신호 측정에도 성공했다.
1000배 이상 유연해 뇌에 면역 반응을 일으키지도 않는다. 또 외부의 빛이 광도파로를 통해 간접적으로 전달되어, 열로 인한 뇌 손상이 없다는 것도 큰 장점이다.
연구진은 인체 뇌세포에서 사용할 수 있도록 탐침 기술을 개선하는 후속연구를 진행할 계획이다. 다기능 탐침의 인터페이스를 소형화하고, 실제 연구 및 의료 현장에서 응용이 가능하도록 광도파로의 길이를 증가시키려 한다.
박흥규 교수는 “광도파로가 결합된 그물 구조 탐침은 광유전학 신경 연구를 한층 발전시킬 획기적인 연구”라며 “복잡한 뇌의 신호 체계를 이해하고, 알츠하이머 및 파킨슨병과 같은 뇌 질환 치료에 응용할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
