자기장으로 뇌 자극해 감정 조절…IBS, 나노-MIND 기술 개발

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자기장을 통해 특정 뇌 신경회로 원격 제어 가능

나노-MIND 기술 개요. 특정 뉴런 및 뇌 회로 선택적 제어에 의한 고차원적 뇌 기능 조절 그림. ⓒ기초과학연구원

기초과학연구원(IBS)은 자기장으로 뇌를 자극해 행동·감정 조절할 수 있는 나노-MIND 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

IBS에 따르면 천진우 나노의학 연구단장과 곽민석·이재현 연구위원 연구팀은 인지 및 사회성 연구팀과 협업해, 자기장을 통해 특정 뇌 신경회로를 무선·원격으로 정밀 제어하는 나노-MIND 기술을 개발했다.

이 기술은 자기장과 자성을 띠는 나노입자를 이용해서 원하는 뇌 회로를 선택적으로 활성화할 수 있다. 핵심은 원하는 뇌 회로에 나노-자기수용체를 생성시키고, 원하는 시점에 회전자기장 자극을 줘 뇌 회로의 시공간적 제어가 가능하다는 점이다.

나노-MIND 기술로 모성애를 담당하는 전시각중추(MPOA) 억제성 가바(GABA) 뇌 회로를 선택적으로 활성화해 감정 및 사회성 조절이 가능함을 보여줬다.

실험 결과 모성애를 조절하는 뇌 회로가 활성화된 쥐는 어미 쥐가 아님에도 불구하고 어린 쥐를 자신의 둥지로 데려오는 등 어린 쥐에 대한 돌봄 행동이 크게 촉진됐다.

또 음식 섭취는 외측 시상하부의 동기부여 뇌 회로를 활성화해 조절할 수 있었다. 나노-MIND 기술로 동기부여 회로의 억제성 뉴런을 활성화한 쥐는 식욕과 섭식 행동이 100% 증가했다. 반대로 흥분성 뉴런을 활성화할 경우 쥐의 식욕과 섭식 행동이 절반 이하로 감소했다.

이번 연구는 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 기술에 대해 “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 평가했다.

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