뇌에 직접 삽입:3D 다기능 및 유연한 신경 인터페이스

뉴런의 전기적 활동을 측정하는 것은 많은 분야에서 유용하지만, 부작용이 무시할 수 있는 내구성 있는 신경 인터페이스 뇌 칩 임플란트를 만드는 것은 어려운 일임이 입증되었습니다. 이제 한국 과학자들은 국소 뇌 활동을 실시간으로 등록할 수 있을 뿐만 아니라 혁신적인 미세유체 채널을 통해 약물의 꾸준한 흐름을 전달하여 칩에 대한 조직 반응을 감소시킬 수 있는 유연한 다기능 신경 인터페이스를 개발했습니다. 그들의 디자인은 신경과학 및 신경의학에서 광범위하게 적용될 수 있습니다.

뇌의 전기적 활동을 측정할 수 있다는 것은 지난 수십 년 동안 뇌의 과정, 기능 및 질병을 훨씬 더 잘 이해하는 데 도움이 되었습니다. 지금까지 이러한 활동의 ​​대부분은 두피에 부착된 전극을 통해 측정되었습니다(뇌파검사(EEG)를 통해). 그러나 일상 생활에서 신경 인터페이스 장치를 통해 뇌 자체 내부에서 직접 신호를 얻을 수 있다는 것은 신경 과학과 신경 의학을 완전히 새로운 수준으로 끌어올릴 수 있습니다. 이 계획의 가장 큰 걸림돌은 불행히도 신경 인터페이스를 구현하는 것이 상당히 어려운 것으로 판명되었다는 것입니다.

뉴런과 접촉하는 극소형 전극과 모든 커넥터에 사용되는 재료는 유연하면서도 신체의 상대적으로 가혹한 환경을 견딜 수 있을 정도로 내구성이 있어야 합니다. 오래 지속되는 뇌 인터페이스를 개발하려는 이전의 시도는 염증과 같은 신체의 자연적인 생물학적 반응이 시간이 지남에 따라 전극의 전기적 성능을 저하시키기 때문에 도전적인 것으로 입증되었습니다. 하지만 전극이 뇌와 접촉하는 곳에 항염증제를 국소적으로 투여할 수 있는 실용적인 방법이 있다면 어떨까요?

연구팀은 동시에 뉴런 활동을 등록하고 액체 약물을 이식 부위에 전달할 수 있는 새로운 다기능 뇌 인터페이스를 개발했습니다. 기존의 강성 장치와 달리, 그들의 디자인은 미세 바늘 어레이를 사용하여 영역 전체에 여러 신경 신호를 수집하는 데 사용되는 유연한 3D 구조를 가지고 있으며 얇은 금속 전도성 라인은 이러한 신호를 외부 회로로 전달합니다. 이 연구의 가장 주목할만한 측면 중 하나는 여러 폴리머 층을 전략적으로 적층하고 미세 가공함으로써 과학자들이 전도성 라인에 평행한 평면에 미세 유체 채널을 통합할 수 있었다는 것입니다. 이 채널은 작은 저장소(투여할 약물이 들어 있음)에 연결되어 있으며 미세바늘을 향해 일정한 액체 흐름을 전달할 수 있습니다.

팀은 살아있는 쥐에 대한 뇌 인터페이스 실험을 통해 접근 방식을 검증한 후 바늘 주변 조직의 약물 농도를 분석했습니다.

내구성이 뛰어난 다기능 뇌 인터페이스의 개발은 여러 분야에 걸쳐 영향을 미칩니다. 강유나 박사는 “우리의 장치는 마비된 사람들이 생각을 사용하여 로봇 팔이나 다리를 움직일 수 있게 하는 뇌-기계 인터페이스와 전기 및/또는 화학적 자극을 사용하여 수년간 신경 질환을 치료하는 데 적합할 수 있다”고 말했습니다. 한국기계연구원.