GIST 전성찬 교수, 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 통해 '준침습성 뇌 전기 자극' 효과 입증

[이미지 제공=전성찬 교수]

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 현재 의료 현장에서는 수술을 하지 않는 비침습적 방법이나 수술을 위해 개두 하는 침습적 방법으로 외부 전기 자극을 뇌로 전달하고 있다. 하지만 개두를 해야 하는 침습적 방법은 보다 위험하고 비침습적 방법은 자극의 효율이 떨어진다. 이 두 가지 방법을 보완한 ‘준침습성 전기 자극법’에 대해서는 이론적으로 제안되어있을 뿐 그 효과가 정확하게 입증되지 않았다.

 이에 GIST 전성찬 교수(전기전자컴퓨터공학부) 연구팀은 자체 개발한 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 이용하여 ‘준침습적 전기 자극법’이 ‘비침습적 뇌 자극’보다 10배 이상의 자극 효율을 가짐을 입증하였다.

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 연구팀은 자기공명영상(MRI)를 이용하여 뇌의 구조적 특징을 복원하여 3차원 뇌 컴퓨팅을 이용해 두피에 적극을 부착하고 티타늄 채널을 두개골에 심은 뇌 모델을 구현했다. 이어 운동 신경 전달의 중추 역할을 하는 뉴런 모델을 뇌 모델에 가상적으로 결합한 뒤, 다양한 지름의 티타늄 채널을 통해 가해지는 뇌 전기 자극의 영향력, 채널-전극 간 거리 변화에 따른 뉴런 활성화 양상을 분석했다. 그 결과 준침습적 방법은 비침습적 방법론에 비해 약 5배 높은 자극 집중도와 함께 최대 11배 높은 뉴런의 활성화 반응을 유도할 수 있었다. 이에 따라 전극에서 가해지는 전류가 손실 없이 뇌에 전달될 수 있었다.

 전성찬 교수는 "향후 준침습적 방법론이 실제 임상에 적용되어 더 나은 뇌 자극 치료 전략을 세우는 데 도움을 줄 것으로 기대한다"라고 말했다.

또한 "'대기만성' 이라는 말처럼 지금은 천천히 오히려 눈에 진보가 보이지 않아도 한단계 한단계 성실히 공부하고 연구하며 노력한다면, 나중에는 좋은 결실이 있을 거라고 믿는다"라며 청소년들에게 응원의 메세지를 보내주었다.