한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 전기 신호와 빛 신호를 동시에 읽어내는 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 칩을 개발했다./KIST 이창혁 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 책임연구원 연구진이 신경세포의 전기 신호와 빛 신호를 동시에 측정하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 반도체 칩을 개발했다고 5일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 지난 6월 게재됐다. 기존 BCI는 신경 신호가 발생한 시.은 파악할 수 있지만, 어떤 종류의 세포에서 나온 신호인지를 구분하는 데 한계가 있었다. 파킨슨병과 치매, 뇌전증 등 뇌질환을 정밀하게 진단하고 치료하려면 세포의 활동 시。과 종류를 함께 확인하는 기술이 필요하다. 연구진은 전기 신호를 측정하는 전극과 세포별 반응을 확인하는 광센서를 하나의 반도체 칩에 집적했다. 머리카락 굵기의 실리콘 침 13개에 전극 416개와 광감지 화소 832개를 배치해 신경세포가 언제, 어디서 반응했는지를 동시에 분석할 수 있도록 했다. 칩은 범용 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 공정과 3차원(3D)프린팅 기반 후공정을 결합해 제작됐다. 연구진은 이 방식을 통해 성능을 유지하면서 제작 비용을 기존 연구용 공정의 100분의 1 수준으로 낮췄다고 설명했다. 국내 반도체 파운드리와 팹리스 인프라를 활용한 후속 개발 가능성도 제시했다. PC파칭코 살아 있는 쥐의 뇌 세 부위에 칩을 이식한 결과, 마취 깊이에 따른 뇌파 변화와 시각 자극에 반응하는 신경세포의 활동을 함께 측정할 수 있었다. 이식 일주일 뒤에도 뚜렷한 염증이나 운동 기능 이상은 관찰되지 않았다. 연구진은 해당 기술이 특정 신경세포의 위치와 활동 시.을 구분해야 하는 뇌 질환 연구에 활용될 수 있을 것으로 보고 있다. 특정 세포를 선택적으로 자극하는 전자약이나 뇌-인공지능(AI) 인터페이스 개발에도 적용 가능성을 검토할 계획이다. 이 연구원은 “이번 연구로 광반도체 BCI라는 새로운 갈래를 제시하고, 세계적 수준의 한국 반도체 산업의 강.을 BCI 산업에 연결할 수 있는 토대를 마련했다”고 말했다. 참고 자료