KAIST, 美서 대전 뇌 이식장치 원격 제어 성공

인터넷으로 약물·빛 자극…이식 후 4주 검증

한국과학기술원(KAIST) 은 정재웅 전기및전자공학부 교수 연구팀과 김화영 연세대 의대 교수 연구팀의 공동연구 성과를 27일 공개했다. ⓒ카이스트

한국과학기술원(KAIST) 연구진이 인터넷을 통해 세계 어디서든 약물 전달과 빛 자극을 제어할 수 있는 초소형 뇌 이식장치를 개발했다.

KAIST는 정재웅 전기및전자공학부 교수 연구팀과 김화영 연세대 의대 교수 연구팀의 공동연구 성과를 27일 공개했다.

기존 장비는 복잡한 선이 연결돼 실험동물의 움직임을 제한하거나 연구자가 가까운 곳에서 직접 조작해야 하는 한계가 있었다.

연구팀은 약물 전달과 빛 자극, 무선 통신, 인터넷 원격 제어 기능을 각설탕 크기의 장치에 통합했다. 실험실에 가지 않아도 약물을 투여하거나 특정 뇌 신경세포에 빛 자극을 가할 수 있으며 지정한 시간에 자동으로 작동하도록 설정하는 것도 가능하다.

장치에는 뇌의 원하는 부위에 약물을 보내는 미세 유체 시스템과 신경세포를 빛으로 조절하는 마이크로 발광다이오드가 탑재됐다. 약물 저장소는 자석으로 탈부착할 수 있어 장치를 다시 이식하지 않고 교체하거나 보충할 수 있다.

연구팀은 쥐에 장치를 이식해 4주간 성능을 검증했다. 미국 시카고의 연구자가 대전에 있는 장치를 인터넷으로 실시간 조작하는 데도 성공했다.

쥐의 뇌에 코카인을 투여하면서 특정 신경세포에 빛 자극을 가한 결과 중독 관련 행동 반응이 억제되는 현상도 확인했다.

향후 뇌 상태를 감지하는 센서와 인공지능을 결합하면 필요한 시점에 약물이나 신경 자극을 제공하는 지능형 이식형 의료기기로 확장될 가능성이 있다.

연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 지난달 29일자에 게재됐다.

정 교수는 “이번 기술은 빛과 약물을 이용한 무선 뇌 이식장치를 단순한 근거리 조작 도구에서 장기간·반복적·원격 실험이 가능한 사물인터넷 뇌공학 플랫폼으로 확장했다는 데 의미가 있다”며 “장기적으로는 뇌 질환의 진단과 치료를 위한 지능형 이식형 의료기기 개발에 응용될 것으로 기대한다”고 말했다.