News - 2020

한국과학기술원(KAIST)은 이현주·이정용·이정호 교수 공동연구팀이 잡음 신호를 최소한으로 줄여 '뇌피질전도'(ECoG·ElectroCorticoGram) 측정이 가능한 투명한 미세전극을 개발했다고 15일 밝혔다.

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최근 광유전학 분야에서 뇌의 특정 영역에 자극을 준 뒤 그에 따른 전기 신호를 읽어냄으로써 뇌 회로를 이해하기 위한 연구가 활발히 진행된다.

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수면 장애와 알츠하이머병 등 치료에도 광유전학 기법이 쓰인다.

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특히 뇌피질전도 기술은 대뇌피질의 표면에 전극 센서를 장착해 생리 신호를 측정하는 기술로, 침습을 최소화할 수 있는 방법으로 주목받는다.

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하지만 신호 측정을 위해 사용하는 금속 전극의 높은 반사도와 낮은 투과도로 인해 빛의 전달을 방해할 뿐만 아니라 잡음 신호가 발생한다는 한계가 있다.

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연구팀은 반도체 제조공정에 쓰이는 미세가공 기술인 '미소 전자기계시스템'(MEMS·Micro Electro Mechanical Systems)을 이용해 투명하고 유연한 미세전극을 제작했다.

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여기에 폴리머(고분자 중합체) 전기방사(electron spinning) 기술을 이용, 폴리머를 실처럼 얇게 퍼뜨려 미세전극 어레이(배열)를 구현했다.

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이번에 개발한 미세전극은 투과도가 높아 빛의 전달이 쉽고 잡음 신호도 적다.

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다른 투명 미세전극에 비해 전기화학적 '임피던스'(전극과 세포 사이의 저항)가 낮아 측정에 유리하다고 연구팀은 설명했다.

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실제 쥐의 뇌에 적용해 뇌피질전도 측정을 한 결과, 잡음 신호가 10분의 1로 줄어든 것으로 나타났다.

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이현주 교수는 "기존에는 잡음 신호 때문에 광 자극과 동시에 신호를 측정하는 것이 불가능했지만, 이번에 개발한 기술을 적용하면 실시간으로 신호를 측정할 수 있다"며 "앞으로 미세전극에 마이크로미터 크기의 광원을 집적해 광 자극에 따른 쥐의 뇌 신호 변화를 측정하는 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.

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