한국연구재단, 적외선 이용 '초경량 무선 뇌자극 플랫폼' 소개

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 복잡한 무선통신 회로 없이 서로 다른 파장의 적외선만으로 원하는 뇌회로를 선택 자극하는 초경량 무선 신경조절 플랫폼을 세계 최초로 구현했다.

이에 따라 뇌질환 치료 및 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술 발전에 기대감도 높아진다.

한국연구재단은 경북대학교 신효근 교수 연구팀이 특정 적외선 파장에 선택적으로 반응하는 광트랜지스터와 광학 필터를 활용한 초경량 무선 신경조절 플랫폼을 개발했다고 10일 밝혔다.

기존 무선 뇌자극 장치는 블루투스, RF 통신, 마이크로컨트롤러(MCU) 등 복잡한 제어 회로와 배터리가 탑재돼 중량이 늘어나면서 실험동물의 자연스러운 행동을 방해하는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 이러한 부품을 전면 제거하고 810nm와 950nm 적외선 파장에 독립 반응하는 광트랜지스터 기반 회로를 도입해 문제를 해결했다.

연구팀은 광학 필터 조합을 최적화해 시스템 간 신호가 겹치는 광학적 간섭(optical crosstalk)을 차단했다.

이를 통해 경두개 직류자극(tDCS) 장치는 약 1.2g, 심부뇌자극(DBS) 장치는 0.5g 이하의 초경량 구조를 완성했다.

실제 생쥐 실험에서는 운동피질(M2) 자극 위치에 따라 회전 행동을 다르게 유도하며 뇌회로 선택 제어 성능을 검증했다.

신효근 교수는 "이번 연구는 복잡한 무선통신 회로 없이 적외선만으로 원하는 뇌회로를 선택적으로 조절할 수 있는 초경량 플랫폼을 구현했다는 데 의미가 있다"며 "향후 다양한 신경계 질환 연구와 차세대 무선 신경조절 및 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 개발에 폭넓게 활용될 것으로 기대한다"고 설명했다.

한편 이번 연구 결과는 국제학술지 '마이크로시스템즈 앤드 나노엔지니어링'에 온라인 게재됐다.