초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
대표적 퇴행성 뇌질환 파킨슨병의 유일한 외과적 치료 방법인 뇌심부자극술의 기존 상시자극 방식으로부터 발생하는 조직손상 등의 심각한 부작용을 극복하기 위해 신경 활성신호 정밀계측·분석 기술을 개발하고 적응형 자극조절 시스템으로 구현한다. 개발된 기술을 영장류 질환 모델에 적용하여 성능 검증을 위한 행동학적·병리학적 평가를 통해 시스템 유효성을 확보한다. 축적한 영장류 실험 데이터와 수술임상 데이터를 활용하여 심층학습을 통해 적응형 자극조절의 성능을 향상하고, 결과적으로 임상에 적용할

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
대표적 퇴행성 뇌질환 파킨슨병의 유일한 외과적 치료 방법인 뇌심부자극술의 기존 상시자극 방식으로부터 발생하는 조직손상 등의 심각한 부작용을 극복하기 위해 신경 활성신호 정밀계측·분석 기술을 개발하고 적응형 자극조절 시스템으로 구현한다. 개발된 기술을 영장류 질환 모델에 적용하여 성능 검증을 위한 행동학적·병리학적 평가를 통해 시스템 유효성을 확보한다. 축적한 영장류 실험 데이터와 수술임상 데이터를 활용하여 심층학습을 통해 적응형 자극조절의 성능을 향상하고, 결과적으로 임상에 적용할 수 있도록 시스템을 개선한다.

◼ 전체 내용
가. 1차년도
○ 뇌질환 영장류 모델 개발
○ 신경 활성신호 레퍼런스 계측·분석
○ 영장류 비임상 실험·수술 환경 구축
○ 영장류 비임상 평가 프로토콜 개발
나. 2차년도
○ 신경 활성신호 계측 프론트-엔드 구축
○ 뇌심부(시상하핵) 국소 자극조절 알고리즘 구현
○ 신경신호 계측 모듈 및 자극 조절 모듈 통합
○ 신경신호 계측 및 자극조절 영장류 모델 성능평가
다. 3차년도
○ 신경 활성신호 분석·자극조절 심층학습 신경망 설계
○ 자극조절 알고리즘 개선 및 적응형 자극조절 성능향상
○ 신경신호 계측 및 적응형 자극조절 모듈 시제품 제작
○ 영장류 질환 모델 시제품 적용 비임상 성능평가

◼ 해당 연도
❏ 목표
뇌질환 영장류 모델을 개발하고 뇌심부 신경활성 생체신호의 레퍼런스 계측·분석 및 영장류 비임상 실험·수술 환경을 구축하고 행동학적 평가 프로토콜을 개발한다.
❏ 내용
○ 뇌질환 영장류 모델 개발
○ 신경 활성신호 레퍼런스 계측·분석
○ 영장류 비임상 실험·수술 환경 구축
○ 영장류 비임상 평가 프로토콜 개발

□ 연구개발성과
- 시작품 개발(1차) 완료, 특허출원 2건(국내), 특허등록 1건(국내)
- 뇌질환 영장류 모델 개발 완료(2두)
- 신경 활성신호 레퍼런스 계측·분석 완료
- 영장류 비임상 실험·수술 환경 구축 완료
- 영장류 비임상 평가 프로토콜 개발 완료

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 차년도(2023년) 및 이후 연구개발 과제 수행에 활용 예정
- 뇌심부 자극조절 알고리즘 구현을 통한 계측·자극 모듈통합 및 영장류 모델의 성능평가 시행에 차질이 없을 것으로 기대됨
- 메드트로닉(80%이상), 보스턴 사이언티픽, 애보트, 뉴로페이스 등 국외 기업에서 독과점 중인 뇌조율기(뇌자극기) 시장에서 차별화된 핵심기술을 개발함으로써 국산 기술의 세계 시장 신규 진출과 수요기업으로 기술이전 가능할 것으로 예상함
- 신경 활성 신호 계측·분석 기반의 적응형 자극조절 기술을 통해 퇴행성 뇌질환 치료 효과 향상과 심각한 부작용 및 내성 감소에 따른 건강수명 연장이 예상됨
- 현재 뇌조율기에서 불가능한 신경 활성신호의 동시적 계측·자극을 개발하고자 하는 시스템을 구현함으로써 적응형 자극조절 치료 효과 증대 및 효율성 향상이 예상됨
- 궁극적으로 다양한 뇌질환의 발병 원인에 대한 신경공학적 해석 및 예방·치료 연구와 개인 맞춤형 정밀 헬스케어 산업 분야에 활용 가능할 것으로 예상함
- 뇌자극을 통한 신경변조, 뇌 내 약물전달(혈액뇌장벽), 감각신경 향상, 기억력 증진 등 과학적 난제 연구에 활용 가능할 것으로 예상함
- 뇌신경활동 정량적 해석을 통한 사회과학(인지심리)분야 융합연구와 사회 문제적 뇌질환(충동조절장애, 분노조절장애 등)의 치료 연구에 활용 가능할 것으로 예상함

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1) 과제의 정의 ... 5
• 2) 사업 논리 모형 ... 5
• 3) 과제 개요표 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 10
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 19
• 4. 다음 연도 연구개발계획 ... 20
• 1) 연구개발 목표 및 내용 ... 20
• 2) 국내외 관련 분야 환경변화 ... 20
• 3) 연구개발 추진전략 ... 20
• 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 ... 21
• 5) 연구개발비 사용 계획 ... 21
• 6) 사업화 추진 계획 ... 22
• 7) 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 22
• 끝페이지 ... 23