‘적외선 뇌자극만으로’…우울증·파킨슨병 등 신경계 질환 치료 가능성

신효근 경북대 교수팀, ‘초경량 무선 신경조절 플랫폼’ 개발 무선통신 회로 없이 적외선으로 뇌회로 선택적 조절 입증 블루투스나 RF 통신 등 복잡한 무선통신 회로 없이 서로 다른 파장의 적외선을 이용해 뇌회로를 선택적으로 조절할 수 있는 무선 플랫폼 기술이 개발됐다. 우울증과 파킨슨병, 뇌전증 등 다양한 신경계 질환 치료와 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 개발 등에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다. 한국연구재단은 신효근 경북대 전자전기공학부 교수팀이 특정 적외선 파장에 선택적으로 반응하는 광트랜지스터를 이용해 뇌회로를 선택적으로 자극할 수 있는 ‘초경량 무선 신경조절 플랫폼’을 개발했다고 10일 밝혔다. 최근 우울증, 파킨슨병, 뇌전증 등 다양한 신경계 질환 치료와 뇌 기능 연구를 위해 경두개 직류자극과 심부뇌자극 등 신경조절 기술이 활발히 연구되고 있다. 기존 무선 신경조절 장치는 복잡한 블루투스, RF 통신, 마이크로컨트롤러 등 무선통신 회로를 포함해 크기와 무게가 증가하며 자연스러운 움직임을 방해하는 한계가 있다. 연구팀은 810㎚, 950㎚ 등 서로 다른 적외선 파장에 선택적으로 반응하는 광트랜지스터와 광학 필터를 적용해 원하는 자극만을 독립적으로 제어할 수 있는 무선 신경조절 플랫폼을 개발했다. 이 플랫폼은 두피나 두개골 부근에 약한 직류 전류를 가해 뇌신경 활동을 조절하는 ‘경두개 직류자극’(tDCS) 시스템은 약 1.2g, 뇌 안쪽의 특정 영역에 전극을 삽입해 전기자극으로 신경회로 활동을 조절하는 ‘심부뇌자극’(DBS) 시스템은 0.5g 이하의 초경량을 구현했다. 연구팀은 자유롭게 움직이는 생쥐를 대상으로 한 행동 실험에서 적외선 조사만으로 안정적인 신경자극이 가능하다는 사실을 확인했다. 또 운동피질에 신경자극을 한 결과, 실제 뇌 회로를 선택적으로 조절할 수 있음을 검증했다. 신효근 교수는 “앞으로 다중 파장 기반의 다채널 신경조절 시스템으로 확장해 여러 뇌 영역을 독립적으로 제어할 수 있도록 고도화해 나가겠다”고 말했다. 연구결과는 국제 학술지 ‘마이크로시스템스 앤 나노엔지니어링’ 지난달 24일 온라인에 실렸다.