초록 ▼

□ 연구개요
연구개발과제의 필요성
- 뇌는 생명 활동을 관장하는 중요한 역할을 담당하는 기관으로 수천억 개의 뉴런이 3차원으로 밀접하게 연결된 기관임
- 따라서, 뇌 질환의 정확한 진단을 위해서는 3차원의 복잡한 뇌 신경 간 상호작용을 이해하고 분석할 수 있는 플랫폼이 필요함
연구개발과제의 최종목표
- 본 연구의 최종목표는 뇌의 신경 활동을 3차원적으로 맵핑하기 위하여 뇌 표면 및 피질 내부 신호를 동시에 측정할 수 있는 디바이스를 개발하는 것임

□ 연구 목표대비 연구결과
본 중견연구는

□ 연구개요
연구개발과제의 필요성
- 뇌는 생명 활동을 관장하는 중요한 역할을 담당하는 기관으로 수천억 개의 뉴런이 3차원으로 밀접하게 연결된 기관임
- 따라서, 뇌 질환의 정확한 진단을 위해서는 3차원의 복잡한 뇌 신경 간 상호작용을 이해하고 분석할 수 있는 플랫폼이 필요함
연구개발과제의 최종목표
- 본 연구의 최종목표는 뇌의 신경 활동을 3차원적으로 맵핑하기 위하여 뇌 표면 및 피질 내부 신호를 동시에 측정할 수 있는 디바이스를 개발하는 것임

□ 연구 목표대비 연구결과
본 중견연구는 총 7개의 세부 연구목표로 구성됨
(세부 연구목표 1. 3차원 디바이스 디자인 및 플랫폼 구상, 2. 다채널 ECoG, 3. 다채널 탐침, 4. 광 유전학적 Optrode, 5. 다기능적 수동형 디바이스 구현, 6. 능동형 집적 회로 디바이스 구현, 7. 생체집적 및 최적화)
3차원 디바이스 디자인 및 플랫폼 구상 (세부 연구목표 1, 2, 3)
- 본 연구진은 뇌 뉴런 간의 상호작용을 3차원적으로 측정하기 위하여 기존의 뇌 신경 활동을 측정할 수 있는 ECoG, Michigan Array, Utah Array를 통합하여 하나의 디바이스로 획기적인 통합을 이루어냄
- 2차원 형태 디바이스의 3차원 형태로의 변형을 위해 pop-up 공정을 적용함
- 개발된 3차원 디바이스는 유연한 기판 기반으로 표면 측정용 다채널 ECoG 전극 어레이 및 다채널 3차원 탐침을 포함하고 있음
다기능적 수동형 디바이스 구현 (세부 연구목표 4, 5)
- 금속 기반 전극들은 광유전학적 빛 자극 시 가림 효과와 광전효과에 의한 artefact로 전기생리학적 신호 측정과 광유전학적 Optrode의 결합이 불가능함
- 본 연구진은 투명한 기판에 투명한 전도성 고분자 기반 전극을 제작하여 광 자극에 따른 생체신호 활성화 측정에 성공함
능동형 집적 회로 디바이스 구현 (세부 연구목표 6)
- 수동형 디바이스는 전극의 개수만큼 배선이 필요하여 낮은 공간 해상도를 가짐
- 본 연구진은 능동형 집적 회로 디바이스를 제작하여 전극 대비 배선의 수를 획기적으로 줄이고 전극의 수를 극대화하여 시간 및 공간 해상도가 높은 CMOS 기반 디바이스를 개발함
- 더불어 t-SiO2 봉지막 기술 개발을 통해 장기간 안정적인 동작을 구현함
생체 집적 및 최적화 (세부 연구목표 7)
- 개발된 3차원 뇌 맵핑 디바이스의 설치류 대상 in-vivo 실험을 통해 수염 자극에 따른 LFP 변화를 실시간으로 뇌 표면 및 피질 내부에서 동시 측정에 성공함
- 3차원 color heat mapping을 통해 3차원적 뇌 신경 신호 활동을 확인함
본 연구진은 총 7개의 세부 연구목표를 통한 중견연구를 수행하여 100%의 연구 목표를 달성하였음
총 연구 기간 동안 JCR 상위 5% 이내 11편, 상위 10% 이내 7편을 포함하여 총 21편의 논문을 발표하는 등 혁신적인 연구를 성공적으로 수행함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
연구개발성과의 활용계획
- 뇌 표면 및 심부의 신경 신호를 동시에 측정할 수 있는 기술은 새로운 뇌 질환 진단 플랫폼으로 활용될 수 있음
- 본 중견연구를 통해 개발된 뇌 질환 진단 및 치료 시스템은 추후 무선 통신, 폐회로 시스템과 융합되어 차세대 뇌-기계 인터페이스로 발전시킬 계획임
연구개발성과의 기대효과
- 뇌의 3차원 뉴런 지도 구축은 뇌 과학 분야 새로운 패러다임을 제시함
- 뇌 질환 진단을 넘어 광유전학적 Optrode와의 결합은 뇌 질환 치료의 가능성을 제시하여 뇌 질환 진단 및 치료 시장에서 높은 경쟁력을 확보할 것으로 기대됨
- 새로운 진단 플랫폼 구축을 통한 치료법 확대로 환자의 안정적인 사회 복귀를 돕는 등 사회적으로 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대됨

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• □ 연구개발과제의 필요성 ... 4
• □ 연구개발과제의 최종목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• □ 정성적 연구개발성과 ... 7
• □ 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• □ 목표 달성 수준 ... 14
• □ 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 16
• □ 본 연구진의 연구개발성과와 최근 발표된 연구와의 차별성 ... 16
• □ 연구개발성과의 파급효과 ... 17
• □ 연구개발성과의 중요성 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• □ 연구개발성과의 중요성 및 기대효과 ... 17
• □ 연구개발성과의 활용계획 ... 18
• □ 추가연구의 필요성 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 59