“머리카락 두께 브레인칩에 카메라 달았다” 전기·광학신호 동시 측정

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 신경세포의 전지적 활성을 측정하는 브레인칩에 초소형 카메라 소자 기능을 더했다. 이를 통해 뇌의 여러 곳에서 특정 종류의 세포만을 찾아내고 정밀하게 측정할 수 있게될 전망이다.

한국연구재단은 한국과학기술연구원(KIST) 조일주 박사 연구팀이 신경활성을 측정하는 브레인칩에 카메라의 단위소자인 포토다이오드를 고밀도로 집적, 세포 특이적인 형광신호를 전기신호와 함께 측정할 수 있는 머리카락 두께 크기의 브레인칩을 제작했다고 12일 밝혔다.

기존에도 0.5mm 굵기의 광섬유로 뇌 피질이나 해마 등 뇌 표면 근처 부위를 시각화할 수는 있었다. 하지만 빠르게 변하는 전기적 신호와 반응이 느린 형광신호를 동시에 측정하기는 어려웠다. 크기 때문에 뇌 심부를 측정하거나 뇌의 여러 부위를 동시에 측정하는 데도 어려움이 있었다.

연구팀은 미세유체공학 및 반도체 기술을 이용해 기존 전기신호 측정용 브레인칩에 카메라 단위소자인 포토다이오드를 집적시키는 데 성공했다. 기존 광섬유 대비 약 30배 작아진 셈이다.

전기적 신호를 측정하면서 해당 신호를 보이는 세포의 위치와 세포 종류 정보를 세포 특이적 형광신호를 통해 동시에 얻을 수 있게 됐다. 특히 어레이 형태로 제작해 뇌의 여러 부위에서 동시에 측정할 수 있다는 설명이다.

실제 제작한 브레인칩을 쥐의 기억을 담당하는 해마 부위에 이식해 광자극을 주면서 여러 종류의 세포 중 흥분성 세포의 빠르게 변하는 활성도를 정밀하게 측정할 수 있음을 확인했다.

조일주 박사는 “제작된 브레인칩이 신경세포 종류별 역할을 규명하는데 기여함으로써 특정 질환에 관여하는 뇌회로와 특정 세포를 자극하는 전략을 위한 기초자료가 될 것으로 기대한다”고 말했다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 11월 19일자로 게재됐다.