| 제 목 | 석사과정 박세환 (지도교수 신효근), Sensors and Actuators A: Physical (IF 4.9) 논문 게재 | ||||
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| 작성자 | 관리자 | 작성일 | 2026-01-09 | 조회수 | 427 |
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 경북대학교 전자전기공학부 신경생체전자 연구실(Neural Bioelectronics Lab) 소속 석사과정 박세환 학생(지도교수 신효근)이 제1저자로 참여한 연구 논문이 국제학술지 Sensors and Actuators A: Physical (IF 4.9, JCR 상위 17.1%)에 게재되었다. 뇌는 심부 구조와 피질이 복잡한 네트워크를 이루며 작동하고, 파킨슨병, 알츠하이머병, 뇌전증과 같은 다양한 신경질환은 이러한 회로의 비정상적 연결성과 밀접한 관련이 있다. 그럼에도 불구하고 기존 신경 인터페이스는 주로 심부 뇌 내부의 회로, 또는 대뇌피질 표면 중 한 영역에만 초점을 맞추고 있어 두 영역 간 상호작용을 동시에 관찰하기에 많은 제약이 있었다. 특히 전극의 길이와 위치가 제작 단계에서 고정되는 경우가 대부분이어서, 다양한 깊이와 경로를 자유롭게 타겟팅하면서 기능 연결성을 분석하기에는 한계가 컸다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해, 두개골 위에서 EEG 신호를 기록하는 플렉서블 플랫폼 위에 전기 자극 및 스파이크 기록을 위한 신경 프로브, 광 자극을 위한 광섬유, 국소 약물 주입을 위한 마이크로 니들을 필요에 따라 조합해 장착할 수 있는 모듈형 신경 인터페이스를 제안하였다. 플랫폼에는 여러 개의 홀(hole)이 배치되어 있어 각 모듈을 원하는 위치와 깊이로 미세 조정해 삽입할 수 있으며, 이를 통해 연구자가 실험 목적에 맞게 심부 뇌 구조와 피질 영역을 “조립하듯이” 설계·구성할 수 있는 것이 특징이다. 연구팀은 개발된 시스템을 마우스에 적용하여 심부 뇌와 피질에서 전기생리 신호를 동시에 기록하고 자극하는 일련의 실험을 수행하였다. 해마 CA3 심부 영역에 신경 프로브를 삽입하고, 전두엽과 후두엽 피질 위에는 EEG 전극을 부착한 결과, 다양한 진폭의 스파이크 신호와 안정적인 피질 EEG를 동시에 획득할 수 있었다. 나아가 해마 CA3에 고주파 전기 자극을 인가하여 뇌전증 발작과 유사한 패턴을 유도하고, 이때 전두 및 후두 피질에서 측정되는 EEG 신호가 전 주파수 대역에서 뚜렷한 파워 증가를 보이는 것을 확인함으로써, 심부–피질 간 기능적 연결성을 자극과 기록을 통해 직접 검증하였다. 또한, 일차 체감 피질(S1)에 삽입한 마이크로 니들을 통해 테트로도톡신(TTX)을 국소 주입하는 동시에 주변 EEG를 모니터링한 결과, 약물 주입 후 수십 초 이내에 고주파 성분이 뚜렷하게 감소하는 양상이 관찰되었다. 이는 뇌 내 특정 영역에 대한 약리학적 조절이 두개골 표면에서 측정되는 전기 활동에 직접적이고 즉각적인 변화를 유도한다는 것을 보여주며, 본 시스템이 약물 전달과 전기생리 기록을 통합적으로 수행할 수 있는 플랫폼임을 입증한다. 이번 연구 성과는 “A flexible modular neural interface for investigating functional connectivity between deep brain structures and the cerebral cortex”라는 제목으로 게재되었으며, 심부–피질 네트워크 수준의 기능적 연결성 분석, 다중 모달 자극 기반 회로 조절, 신경질환 중재 기술 개발 등 차세대 뇌과학 및 의공학 연구 전반에서 폭넓게 활용될 수 있는 플랫폼으로서 높은 잠재력을 인정받았다. 논문링크 신경생체전자 연구실 홈페이지 신경생체전자 연구실 공식 유튜브 채널 |
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