스웨덴 룬드 대학의 연구원들은 장기간에 걸쳐 살아있는 인간 (또는) 동물의 뇌에서 신호를 포착할 수 있지만 뇌 조직 손상을 일으키지 않는 이식형 전극을 개발했다. 이 생의학 기술은 건강한 사람과 질병에 걸린 사람 모두의 뇌 기능을 모니터링하고 궁극적으로 이해하는 것을 가능하게 한다.
수석 연구원 Jens Schouenborg PhD는 다음과 같이 말했다.
과학자들이 뇌의 신호를 좋은 결과로 기록할 수 있으려면 해결해야 할 두 가지 큰 문제가 있다. 첫째, 전극은 생체 친화적이어야 한다. 즉, 뇌 조직에 심각한 손상을 일으키지 않아야 한다. 둘째, 전극은 뇌 조직 내부에서 유연해야 한다.
뇌는 두개골 내부에서 유체로 떠다니는 것을 기억하라. 호흡, 걷기, 머리 돌리기 등 우리가 어떤 활동을 할 때도 움직인다. 우리가 만든 전극과 이식 기술은 이러한 중요한 특성을 모두 가지고 있다. 그래서 우리의 디자인은 고도로 전문화되었다.
연구원들은 맞춤형 전극을“3D 전극”이라고 명명했다. 그들은 매우 부드럽고 유연하기 때문에 장기간에 걸쳐 뇌 조직의 전기적 활동을 안정적으로 기록할 수 있다.
그들의 전극은 너무 부드러워서 물 표면에 닿으면 구부러진다. 이를 이식하기 위해 팀은 단단하지만 용해 가능한 젤라틴 물질로 전극을 캡슐화 하는 기술을 개발했다. 이 물질은 뇌의 섬세한 조직에도 매우 부드럽게 작용한다.
이미지 + 비디오를 보면 젤라틴에 싸여 있는 빗자루 모양으로 묶인 작은 전극 가닥을 볼 수 있다. 그 젤라틴은 뇌 조직에 이식하기에 충분히 단단하다. 그런 다음 젤라틴이 녹아서 전극 어레이가 손상 없이 제자리에 그대로 남아 있다.
팀 연구원 Johan Agorelius는 다음과 같이 말했다.
이 기술은 전극을 뇌 내부에 원래 형태로 유지한다. 잘 기능하는 뇌 조직을 방해하지 않고 내부에서 일어나는 일을 모니터링 할 수 있다.
매우 부드러운 + 매우 유연한 전극 임플란트의 다이어그램. 살아있는 뇌 내부에 설치되어 있다. "뼈"라고 표시된 흰색 영역은 두개골이다.
다른 전극은 모양을 유지할 수 없다.
의학 연구에서 일반적으로 사용되는 다른 유연한 전극은 이식 시 모양을 유지할 수 없다. 이것이 팀이 제한된 유연성을 가진 견고한 칩을 개발하려는 이유이다. 다른 유형의 전극도 훨씬 더 뻣뻣하다. 이러한 구형 전극 모델은 뇌 조직을 문지르고 + 자극하여 전극 주변의 세포가 죽는다.
팀 연구원 Johan Agorelius는 다음과 같이 말했다.
그러면 뇌 신호가 오도되거나 완전히 존재하지 않게 된다. 우리의 새로운 기술을 통해 가장 유연한 전극을 우리가 원하는 대로 유연하게 이식할 수 있지만 여전히 뇌 내부에 정확한 전극 모양을 유지할 수 있다.
이 도구는 뇌 내부에서 일어나는 일에 대한 데이터를 수집할 수 있는 완전히 새로운 기회를 창출한다. 이러한 지식은 파킨슨 병, 두부 외상, 선천성 뇌 기형, 편두통, 운동 마비로 이어지는 뇌 손상 유형과 같은 최악의 질병과 장애에 대한 치료법을 이해하고 개발하는 데 도움이 된다.
전극 배열은 8개의 얇은 금 리드 묶음이다.
이미지 안내:
a. | 젤라틴에 묻히기 전의 전극 배열
b. | 젤라틴에 묻힌 후 동일한 전극 배열 + 바늘 모양
c. | 뇌 조직 섹션 내부의 동일한 전극 배열 — 이식 후 3주
매우 부드럽고 매우 유연한 전극 묶음의 전체 모양이 젤라틴 내부에 잘 보존되어 있으며 뇌에 이식된 후에도 그대로 유지되는 것을 볼 수 있다.
