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살아 움직이는 쥐 '초음파 뇌 자극 실험' 성공

KAIST "초소형·초경량 미세 초음파 소자 개발"
행동실험이 가능한 초소형 비침습 초음파 자극 장치
행동실험이 가능한 초소형 비침습 초음파 자극 장치[KAIST 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 국내 연구진이 움직이는 쥐를 상대로 초음파 뇌 자극 실험에 성공했다.

11일 한국과학기술원(KAIST)에 따르면 전기및전자공학부 이현주 교수 연구팀은 초소형화·초경량화 미세 초음파 소자를 통해 쥐의 뇌에 초음파 자극을 주는 기술을 구현했다.

초음파 뇌 자극 기술은 아직 개발 초기 단계다.

지금까지는 쥐를 고정하고 마취한 상태에서의 연구 결과만 발표됐다.

쥐 중량 6배에 달하는 무거운 초음파 소자 때문이다.

연구팀은 쥐 구조에 맞춘 중심 주파수·크기·초점 거리·초음파 세기 보유 소자를 만들었다.

무게는 1g에 불과하다.

아울러 행동실험에 적합한 실험 장치도 제작했다.

정전용량형 미세 초음파 소자 구조와 2차원 시뮬레이션 빔 형 [KAIST 제공=연합뉴스]
정전용량형 미세 초음파 소자 구조와 2차원 시뮬레이션 빔 형 [KAIST 제공=연합뉴스]

초음파 소자 성능 평가를 위해 연구팀은 쥐 뇌 운동 피질(motor cortex)을 자극해 앞발이 움직이는 운동 반응을 확인했다. 더불어 승모근 근전도도 측정했다.

그 결과 초음파 강도를 높일수록 쥐 앞발이 더 자주 활동했다.

해당 소자는 쥐 뇌 3∼4㎜ 깊이까지 초음파를 전달할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

또 쥐 뇌 전체 크기의 25% 영역을 자극할 수 있다.

이 교수 연구팀은 앞으로 자극 범위를 좁혀 소형 동물 뇌의 단일 영역에 적용할 수 있도록 할 계획이다.

비침습 초음파 뇌 자극에 의한 움직이는 쥐의 실시간 뇌파 변화 [KAIST 제공=연합뉴스]
비침습 초음파 뇌 자극에 의한 움직이는 쥐의 실시간 뇌파 변화 [KAIST 제공=연합뉴스]

현재 연구팀은 이번 연구 결과를 토대로 초음파가 수면에 미치는 영향을 연구하고 있다.

이현주 교수는 "머리를 고정하고 마취했던 그간의 동물실험 방식에서 벗어날 수 있다"며 "앞으로 파킨슨병, 치매, 우울증 등 여러 뇌 질환의 새로운 치료법 연구와 뇌 회로 규명에 광범위하게 적용할 수 있을 것"이라고 말했다

연구는 과학기술정보통신부 뇌과학원천기술개발사업 지원을 받아 수행했다.

KAIST 이현주 교수 연구팀
KAIST 이현주 교수 연구팀[KAIST 제공=연합뉴스]

김형국 석사가 주도하고 김성연 석사과정과 덴마크 공과대(DTU) 연구팀이 함께한 논문은 '브레인 스티뮬레이션'(Brain Stimulation) 지난해 11월 17일 자 온라인판에 실렸고, 다음 달 출판될 예정이다.

walden@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2019/02/11 10:06 송고

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