파장별 뇌 자극하는 0.5g 무선 플랫폼 개발

국내 연구진이 서로 다른 적외선 파장을 활용해 목표로 삼은 뇌회로만 골라 자극하는 초경량 무선 신경조절 플랫폼을 개발했다. 신효근 경북대 교수 연구팀이 만든 이 장치는 블루투스와 같은 복잡한 무선통신을 쓰지 않고도 파장에 선택적으로 반응하는 광트랜지스터를 통해 자극 대상을 독립적으로 제어한다. 한국연구재단은 이 연구 성과를 10일 공개했다.

연구팀은 810nm와 950nm 적외선에 각각 반응하는 광트랜지스터와 광학 필터를 장치에 적용했다. 그 결과 하나의 실험 환경에서 필요한 자극만 선택해 작동시킬 수 있음을 확인했다. 전체 자극 시스템은 무게 0.5g 이하의 구조로 구현됐으며, 적외선을 장시간 비추며 구동한 경우에도 온도 상승이 거의 나타나지 않았다.

자유롭게 움직이는 생쥐를 대상으로 진행한 행동실험에서는 장치 착용이나 적외선 조사가 이동거리와 운동속도에 유의한 영향을 주지 않았다. 생쥐가 장치를 부착한 상태에서도 자연스러운 행동을 유지한 것이다. 이어 운동피질인 M2 영역을 실제로 자극한 실험에서는 경두개 직류자극과 심부뇌자극 모두 뚜렷한 회전 행동을 일으켰다.

특히 자극 위치와 방식을 달리했을 때 서로 구분되는 행동 변화가 나타나 파장별 선택 제어와 신경조절 성능이 함께 확인됐다. 이번 성과는 국제학술지 ‘마이크로시스템즈 앤드 나노엔지니어링’ 온라인판에 공개됐다. 연구팀은 이 플랫폼이 다양한 신경계 질환 연구뿐 아니라 차세대 무선 신경조절과 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 개발에도 폭넓게 활용될 것으로 기대하고 있다.