그래핀 기반 브레인 칩은 파킨슨병 환자에게 200배 더 많은 전력을 제공한다.

신호를 읽고 뇌 자극을 자극할 수 있는 새로운 뇌 임플란트가 설계되었다. 이는 바르셀로나에 본사를 둔 스타트업 Inbrain Neuroelectronics의 신기술에 대한 약속이다. 그들의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 그래핀이라는 특수 소재를 사용하여 뇌와의 고해상도 인터페이스를 만든다.

그래핀은 두께가 원자 1개에 불과하지만 강철보다 강한 2차원 물질을 형성한다. 이 물질은 벌집형 격자로 배열된 탄소 원자로 구성된다. 이러한 놀라운 특성으로 인해 차세대 두뇌 인터페이스의 발전을 위한 판도를 바꿀 수 있다.

회사는 이 뇌 임플란트가 파킨슨병 환자에게 큰 도움이 될 수 있다고 밝혔다. 이 의료 기술 회사는 곧 최초의 인체 테스트를 실시할 준비가 되어 있다.

인브레인의 그래핀칩

BCI 기술은 뇌와 컴퓨터와 같은 외부 장치 사이의 다리 역할을 한다. 뇌 신호를 기록하고 해석함으로써 BCI는 의료 진단, 언어 장애가 있는 사람들을 위한 의사 소통, 심지어 로봇 팔다리와 같은 외부 장비 제어에 대한 문을 열었다.

Inbrain 웹사이트에서는 전 세계 인구의 약 30%가 신경 장애를 앓고 있다고 언급하고 있다. 이 혁신적인 BCI 도구는 파킨슨병 및 잠재적으로 다른 신경 장애가 있는 환자에게 치료 혜택을 제공하는 것을 목표로 한다.

Inbrain의 CEO인 캐롤라이나 아길라르(Carolina Aguilar)는 금속으로 만들어진 전통적인 BCI의 문제점을 지적한다. 이러한 금속은 전기 신호가 뒤섞여 정보를 뇌로 다시 보내는 것을 어렵게 만드는 "패러데이 반응"이라는 현상을 경험한다. 그들의 새로운 그래핀 기술은 이 문제를 방지한다.

이 회사는 표준 반도체 기술을 사용하여 웨이퍼에서 칩을 제조하며 10마이크로미터의 초박형을 유지한다. 이 칩에는 25~300마이크로미터 범위의 작은 그래핀 기능(양자점이 아님)이 내장되어 있어 고해상도 뇌 신호 판독 및 자극이 가능하다.

흥미롭게도, 새로운 그래핀 장치는 "패러딕 반응을 일으키지 않고 200배 더 많은 전하를 주입"할 수 있는 능력을 가지고 있다. 이는 뇌 치료를 위한 "수백만 펄스 이상의 자극"에 대한 안정성을 제공한다.

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI). Inbrain

최초의 인간 테스트

Inbrain 칩에 대한 최초의 인간 테스트는 맨체스터 대학교에서 진행될 예정이다. 이 칩은 뇌종양 수술 중에 외과 의사가 높은 마이크로미터 정밀도로 암 조직을 식별하는 데 도움이 될 것이다. 이를 통해 외과의사는 적절한 언어 및 인지를 위해 건강한 뇌 영역을 보존하면서 종양을 제거할 수 있다.

아길라르는 "종양 절제 중에 칩이 배치되어 외과 의사에게 종양이 있는 위치와 종양이 없는 위치를 알려주는 신호를 매우 높은 해상도로 읽을 수 있다"라고 말했다.

아길라르는 첫 번째 인간 실험에 대한 선택을 설명하면서 그래핀이 인간 사용에 안전하다는 것을 증명하는 빠른 방법이라고 말했다.

인간 실험에 앞서 새로운 그래핀 칩은 동물을 대상으로 엄격한 생체 적합성 테스트를 거쳤다. 이러한 초기 연구는 안전한 인체 테스트를 위한 길을 열었다.

맨체스터 연구는 뇌종양 수술에 초점을 맞추고 있지만 인브레인의 혁신적인 칩은 결국 파킨슨병 치료에 사용될 수도 있다.

이를 위해 칩은 흑질선조체 경로라고 불리는 움직임을 제어하는 ​​뇌 부분에서 작동하도록 업그레이드된다. 밟거나 팔을 드는 등의 행동에 대한 뇌의 신호를 해독할 수 있을 것으로 알려졌다(기존 BCI와 유사). 또한 마이크로미터 수준의 정밀도 덕분에 떨림, 경직, 걷기 문제 등 파킨슨병의 징후를 포착할 수 있다.