中 연구팀, 신경 섬유 전극 ‘NeuroWorm’ 개발하는 데 성공

중국과학원 선전첨단기술연구원(中国科学院深圳先进技术研究院)은 최근 둥화 대학교(东华大学) 연구팀과 5년 넘게 공동 연구를 이어온 끝에, 머리카락처럼 가늘고 유연하게 늘어나며 자율적으로 움직일 수 있는 신경 섬유 전극 ‘NeuroWorm’을 개발하는 데 성공했다. 이 기술은 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI), 인간-기계 인터페이스(HMI)와 같은 생체 전자 인터페이스 기술이 ‘정적 수동 기록’ 중심에서 ‘동적·능동 지능형 탐지’ 중심으로 나아가는 데 있어 기술적 전환점이 될 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 9월 17일(베이징 시간) 국제 학술지 <네이처(Nature)>에 게재되었다.
뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)와 같은 신경 인터페이스 시스템에서 전극은 전자장치와 생체 신경계를 연결하는 핵심 센서이자, BCI 기술에서 실제 ‘인터페이스’ 역할을 수행하는 핵심 구성 요소다. 하지만 현재 사용되는 삽입형 전극은 고정된 ‘정적 구조’로, 일단 인체에 이식되면 위치를 바꾸기 어렵고 신호 수집 범위도 제한적이기 때문에, BCI의 활용성과 미래 발전 가능성에 한계를 가지고 있었다.
연구팀은 지렁이가 흙 속에서 유연하게 움직이며 구간별로 감각 정보를 수집하는 능력에서 착안해, 정교한 전극 구조 설계와 코일링 기술을 접목하였다. 이를 통해 초박형 유연성 고분자 기판 위에 제작된 2차원 전극 배열을 소형 코일 구조로 감아, 직경 약 200마이크로미터(μm)의 섬유 형태로 구현하였다. 이 가느다란 신경 섬유 전극에는 축 방향을 따라 최대 60개의 독립된 생체 전기신호 수집 채널이 집결되어 있다. 또한 연구진은 섬유 말단에 초소형 자기제어 유닛을 탑재해, 이 장치가 체내에 이식된 이후, 외부 자기장에 반응해 뇌 조직이나 근육과 같은 연조직 안에서 능동적으로 전진하거나 방향을 바꾸고 목표 지점까지 정확히 도달해 실시간으로 신경 신호를 탐지할 수 있도록 설계했다.
이번 기술은 장기 임상용 삽입 장치의 난제를 해결할 수 있는 새로운 해법으로 평가된다. 앞으로 의료진은 이식된 전극이 살짝 어긋나거나 목표 위치에서 벗어나는 문제로 더 이상 고민하지 않아도 될 것으로 보인다. 수술 없이 체외에서 자기장 조절만으로 체내 장치를 정밀하게 복원하는 기술이 가능해 졌기 때문이다. 이 기술은 향후 생체 전자 장치의 능동화 및 지능화 구현에 기반을 마련했다는 점에서 매우 큰 의미를 갖는다.


참고자료:
광밍망(光明网). 중국 연구원 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스 기능 전극 성공적으로 개발
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1843558379058205564&wfr=spider&for=pc