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전기 신호뿐 아니라 빛 신호도 동시에 읽어 신경세포의 반응과 종류를 동시에 분석할 수 있는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 칩이 개발됐습니다.

한국과학기술연구원(KIST)은 이창혁 뇌과학연구소 책임연구원 연구팀이 전기 신호와 빛 신호를 하나의 반도체 칩에서 동시에 읽어내는 차세대 BCI 칩을 개발했다고 5일 밝혔습니다.

파킨슨병이나 치매 같은 뇌 질환을 정밀하게 진단·치료하려면 신경세포가 활동한 시점과 세포 종류를 함께 알아야 하지만 기존 BCI는 신경 신호가 어떤 종류의 세포에서 나온 것인지 구분하기 어려웠습니다.

전기 신호는 활동 시점을, 빛 신호는 세포 종류를 보여주지만, 두 신호를 동시에 읽어내기 어려워서 입니다.

연구팀은 머리카락 굵기 실리콘 침 13개에 전극 416개와 빛 감지 화소 832개를 집적해 전기 신호를 읽는 센서가 세포 바로 옆에서 빛을 받을 수도 있게 했습니다.

이 세포 크기 센서는 뇌 안에 3차원으로 배치돼 신경세포 내부의 정보처리 과정을 광신호로 읽어냈습니다.

살아있는 쥐의 뇌 부위 세 곳에 칩을 이식한 결과 마취 깊이에 따른 뇌파 변화와 시각 자극에 따른 신경세포 반응을 동시에 포착했고, 이식 1주일 뒤에도 염증 반응과 운동 기능이 모두 정상이었다고 연구팀은 설명했습니다.

연구팀은 범용 CMOS(상보형 금속 산화 반도체) 공정과 3차원(3D) 프린팅 기반 기술을 결합해 제작비도 절감했습니다.

이번 연구결과는 지난 6월 19일 국제학술지 '어드밴스트 사이언스'에 표지논문으로 실렸습니다.