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뇌공학융합연구센터

뇌공학융합연구센터 차세대 뇌공학 기술 분야의 선두주자


소개

최근 고령화 및 인공지능에 대한 관심의 증가로 뇌를 이해하고자 하는 욕구가 매우 증가하고 있고, 미국과 유럽을 중심으로 거대한 연구단이 구성되어, 뇌의 핵심적인 내용을 규명하거나, 이를 기반으로 퇴행성 뇌질환과 같은 질병을 치료하는 방법을 연구하고 있다. 기존의 제어 기법들은 퇴행성 뇌질환과 같은 뇌 기능적 재건이 필요한 분야에 널리 연구되고 있으나, 그 범위가 국소적 혹은 개별적이며, 또한 광학적, 전기적 자극과 신경 활성화 모니터링에 국한되어 있어 뇌의 기능적 재건에 제한이 있다.


우리 센터에서는 뇌신경 조절 물질을 제어하는 화학적 뇌 회로 정밀 조절 기술을 연구하여, 나아가 뇌의 기능적 항상성을 유지할 수 있는 수준의 시스템 개발을 목표로 한다. 이러한 연구개발을 통하여 뇌질환 혹은 뇌 회로의 조절을 통해 퇴행성 뇌질환 뿐만 아니라 인지 장애에 이르는 다양한 뇌 질환을 완화, 치료를 위한 필수 기술을 확보할 수 있고, 나아가 새로운 패러다임의 의료기기, 뇌-기계 인터페이스 혹은 전자 약으로 활용 될 것으로 예상한다.

지능형 소자 융합 연구실은 향후 미래 국가 경쟁력의 큰 축을 차지할 차세대 지능형 소자 및 시스템 개발을 담당함으로써, 지역과 국가의 경제 발전에 공헌하고 나아가 기술의 도움으로 인간이 행복해지는 미래사회 건설에 기여하고자 한다.

연구목표

뇌질환과 연관된 신경회로 활성 변화를 탐지 및 제어할 수 있는 통합형 시스템으로 최적화, 세계 최초 뇌 질환 맞춤형 의료기기의 기반기술 확보

전기적·화학적으로 뇌 신경신호 측정 시에 필요한 신호처리를 통해 용이한 분석 환경을 제공하고, 자극 신호의 변수 설정을 통한 정밀 신경제어 알고리즘을 개발

In-vitro의 세포단위부터 설치류, 영장류까지의 다양한 검증 방법으로 제안하는 기술의 동작 및 효용성을 검증

연구분야

다중 부위 측정이 가능한 전기적·화학적 멀티 모달 측정·자극 시스템 개발

  • 2D/3D 복합 구조 전기 측정 소자 개발 / 실시간 탐침형 생화학 이온 농도 측정 소자 개발
  • 화학적 자극/측정/제어를 위한 탐침형 약물 전달 및 광소자 개발
  • 다중 부위 뇌 신경 활성 측정/분석/제어를 위한 전기화학 전극 시스템 개발

측정 신호 품질 향상 및 분석 기술 개발

  • 화학적 신경신호 품질 향상 전처리 기술 개발
  • 전기적 신경 활성도의 신경 분류 알고리즘을 통한 해상도 향상

멀티 모달 closed loop 뇌 회로 정밀 제어 시스템 개발

  • 대뇌 다중 부위 신경회로 활성 제어를 위한 동물 및 신경회로 모델의 구축
  • 신경 활성 정보 기반의 정밀 자극 (빛, 약물, 전기) 시스템 개발 및 생체 모델에서의 검증
  • 다양한 자극 (빛, 약물, 전기)의 선택적 결합을 통한 뇌 회로 정밀 제어 시스템의 집적화, 모듈화

생체 내 다중 부위 전기적·화학적 신호 실시간 측정 및 제어 기술의 검증 및 활용

  • 인공신경회로를 구성하는 개별 신경 세포군의 전기적 화학적 활성 반응 측정
  • in vivo 및 in vitro에서 광학적, 전기적 자극 및 화학적 약물 전달을 이용한 신경조절물질 투여에 의한 뇌기능 동작 여부 및 closed loop 정밀 제어 확인
  • 뇌 회로 연동 모델 기반의 인공-우회 신경회로 재건 통한 질환 모델의 기능적 복원 가능성 연구
  • 파킨슨 질환 및 인지 장애 동물(설치류, 영장류) 모델의 뇌 이미징 및 행동 실험을 통해 장비의 뇌기능 항상성 유지 동작 검증. 상용화를 위한 전임상 연구 수행
지능형소자융합연구실 연락처

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센터장최지웅
이메일jwchoi@dgist.ac.kr
전화053-785-6311