기초과학연, 자기장으로 뇌 자극해 행동·감정 조절 성공

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 자기장으로 뇌를 자극해 행동·감정 조절에 성공했다.

기초과학연구원(IBS)은 나노의학 연구단 천진우 단장 및 곽민석·이재현 연구위원 연구팀이 인지 및 사회성 연구단과 자기장을 통해 특정 뇌 신경회로를 무선 및 원격으로 정밀 제어하는 '나노-MIND 기술'을 세계 최초로 개발했다고 4일 밝혔다.

인간의 뇌는 약 1000억 개 이상의 뇌 신경세포(뉴런)와 여러 가지 뉴런으로 구성된 더 많은 수의 뇌 회로로 이뤄져 있다.

이 중 특정 뇌 회로를 제어하는 것은 인지, 감정, 사회적 행동 등 고차원적 뇌 기능의 원리를 규명하거나 각종 뇌 질환의 원인을 알아내는 데 필수적이다.

자기장은 생체 투과율과 안전성이 뛰어나 MRI에서처럼 생체 신호를 읽어내 질병을 진단하는 중요한 수단이다. 하지만 자기장으로 특정 생체 신호를 조절하거나 뇌 회로를 정밀하게 제어하는 것은 과학계의 난제였다.

이에 연구진은 자기장을 이용한 차세대 자기유전학 나노-MIND 기술로 특정 뇌 회로를 자유자재로 제어해 동물의 감정, 사회성, 동기부여 등 고차원적인 뇌 기능을 조절하는 데 성공했다.

이 기술은 자기장과 자성을 띠는 나노입자를 이용해 원하는 뇌 회로를 선택적으로 활성화할 수 있다.

이 기술의 핵심은 원하는 뇌 회로에 나노-자기수용체를 생성하고, 원하는 시점에 회전자기장 자극을 줘 뇌 회로의 시공간적 제어가 가능하다는 것이다.

나노-MIND 기술로 모성애를 담당하는 전시각중추의 억제성 가바뇌 회로를 선택적으로 활성화해 감정 및 사회성 조절이 가능함을 보여줬다.

모성애를 조절하는 뇌 회로가 활성화된 쥐가 어미 쥐가 아님에도 불구하고 어린 쥐를 자신의 둥지로 데려오는 등 어린 쥐에 대한 돌봄 행동이 크게 촉진된 것이다.

또 음식 섭취는 외측 시상하부의 동기부여 뇌 회로를 활성화해 조절할 수 있었다.

나노-MIND 기술로 원하는 뇌 회로를 선택적으로 활성화해 고차원적 뇌 기능을 양방향으로 조절 가능함을 나타내며, 다양한 종류의 뇌 회로에도 적용 가능한 기술임을 보여준다.

천진우 단장은 “(나노-MIND 기술은) 자기장으로 특정 뇌 회로를 자유자재로 조절한 경우는 세계 최초로 뇌과학의 차세대 플랫폼 기술이 될 것”이라며 “뇌 회로의 기능 및 작동 원리 규명, 정교한 인공신경망 및 양방향 BCI 기술 개발, 뇌 신경질환의 새로운 치료법 개발 등 광범위하게 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지'에 지난 3일 게재됐다.

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