수면 및 단기 기억력 조절을 위한 초소형 초음파 자극·뇌파 측정 시스템 개발

제목	​수면 및 단기 기억력 조절을 위한 초소형 초음파 자극·뇌파 측정 시스템 개발
추천 연구 논문	General-Purpose Ultrasound Neuromodulation System for Chronic, Closed-Loop Preclinical Studies in Freely Behaving Rodents (Adv Sci (Weinh) . 2022 Oct 19;e2202345. doi: 10.1002/advs.202202345. )
선정 이유	뇌 관련 질환들의 기작을 밝히고 치료법을 개발하기 위해 고려되는 초음파 자극 치료 기술과 전기 생리 신호 측정 기술은 뇌의 심부 영역까지 원하는 영역에 정확히 음파 에너지를 비침습적으로 전달할 수 있어 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 초음파 기술은 큰 부피, 전기 잡음 신호, 또는 마취 의존도 등의 단점이 있었다. 따라서 쥐처럼 다양한 질환 모델이 많은 소동물에 장기간 행동실험이 가능하며 동시 뇌파 신호 측정을 진행한 선행연구가 부족했다. 본 연구진은 초소형 초음파 소자와 뇌파도 측정 전극을 접목해 자유롭게 행동하는 쥐에 장기간 동시 자극과 측정 가능한 시스템을 고안해 냈다.
주요 내용	본 연구에서는 미세 전자 기계 시스템 (MEMS, Micro Electro Mechanical Systems)으로 제작한 초소형 초음파 소자와 뇌파도 측정 기술을 접목해 잡음 신호 없이 자유롭게 움직이는 쥐에 실시간 자극 및 측정 가능한 폐루프 시스템을 제작했고, 수면 조절 실험을 진행했다. 본 시스템으로 장기간 유동적인 전전두엽 자극을 통해 급속 안구 운동 (REM, Rapid-eye Movement) 수면량 증가 및 단기 기억력 보호 효과가 있음을 보였다.
시사점	국소 부위 자극을 통해 향후 정밀한 수면 단계 조절이 가능하게 된다면, 수술 없이 비침습적으로 수면 질환, 알츠하이머병, 파킨슨병 등의 뇌 질환 치료의 길이 열릴 것으로 연구팀은 기대하고 있다.