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KAIST, 실시간 뇌피질 전도 측정 가능한 투명 전극 개발

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  • 2020.07.15 15:30
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광유전학·광치료 연구 활용 기대

(왼쪽부터) 뇌피질 전도 측정용 유연 투명 미세전극 어레이 모식도와 실제 구현 모습.© 뉴스1
(왼쪽부터) 뇌피질 전도 측정용 유연 투명 미세전극 어레이 모식도와 실제 구현 모습.© 뉴스1
(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 한국과학기술원(이하 KAIST) 연구진이 광유전학·광치료 연구에 쓰이는 유연하고 투명한 전극 핵심 기술을 개발했다.

KAIST는 전기및전자공학부 이현주·이정용 교수, 의과학대학원 이정호 교수 등 공동연구팀이 폴리머 전기방사 기술을 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 공정에 접목해 실시간으로 뇌피질 전도 측정이 가능한 투명하고 유연한 미세전극 어레이(배열)를 개발했다고 15일 밝혔다.

광유전학은 기존 신경 자극기술과는 달리 매우 국소적인 부위의 신경 세포를 자극하고, 광 치료법은 수면장애와 알츠하이머병의 치료 가능성으로 이 분야에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다.

빛으로 생체 내 반응을 측정하는 대표적인 방법은 센서로 전기생리 신호를 측정하는 것이다.

그러나 일반적인 금속 박막 전극은 반사도가 높고, 투과도는 낮아 빛을 전달하기 어렵다.

또, 전극에 전위차가 생겨 전류가 흐르는 현상인 '베크렐 효과' 탓에 '포토일렉트릭 아티팩트'라는 잡음 신호도 발생하는 단점이 있었다.

연구팀은 이러한 문제점 해결을 위해 MEMS 공정으로 미세전극 어레이를 투명화해 뇌피질 전도(ECoG)를 측정하는 유연·투명 미세전극 어레이를 제작하는 데 성공했다.

이 장치는 높은 투과도를 지니고 있어 포토일렉트릭 아티팩트가 매우 약하다. 또 빛 전달이 매우 용이해 다른 투명 미세전극 어레이와 비교해 뇌피질 전도 측정이 매우 유리하다.

(왼쪽부터) 서기원 박사과정, 이정용 교수, 이현주 교수, 김기업 박사과정© 뉴스1
(왼쪽부터) 서기원 박사과정, 이정용 교수, 이현주 교수, 김기업 박사과정© 뉴스1

연구팀은 현재 이 신기술을 기반으로 광 자극과 함께 정확한 뇌피질 전도를 실시간으로 측정할 수 있는 미세전극과 미세광원이 집적된 다기능성 미세전극 어레이 개발을 위한 후속연구를 진행 중이다.

광원과 전극이 함께 집적된 다기능성 소자 개발에 성공할 경우 광유전학이나 광 치료 등의 연구를 진행하는 뇌과학자들이 편하게 사용할 수 있는 뉴로 툴(Tool) 개발로 이어질 것으로 전문가들은 예상하고 있다.

이현주 교수는 "기존에는 잡음 신호로 인해 광 자극과 동시에 뇌피질 전도 측정이 불가능했다”며“이번 개발을 계기로 광 자극과는 무관하게 실시간으로 뇌피질 전도 측정이 가능하게 됐다”고 말했다.

<저작권자 © 뉴스1코리아, 무단전재 및 재배포 금지>



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