▲ 제브라피쉬의 정밀한 뇌파를 측정할 수 있는 다채널 뇌파 측정 기술 모식도

 

대구경북과학기술원(DGIST)은 로봇공학전공 김소희 교수 연구팀이 제브라피쉬의 다채널 뇌파(EEG)를 세계 최초로 측정하는데 성공했다고 지난 6월12일(월) 밝혔다.

 

김소희 교수 연구팀은 GIST 전기전자컴퓨터공학부 조성준 박사과정 연구원(제1저자), 전남대학교병원 신경과 김명규 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 비침습적 방식으로 물고기의 한 종류인 제브라피쉬의 뇌파를 정밀하게 측정할 수 있는 기술을 개발했다.

 

제브라피쉬는 유전적 특성이 인간과 상당 부분 유사하고, 산란 및 부화 주기가 짧아 한꺼번에 많은 개체를 얻을 수 있어 설치류에 비해 실험동물로서 훨씬 경제적이라고 평가받고 있다. 특히, 신약 개발 연구에서 제브라피쉬가 든 수조에 후보 약물을 주입해 동시에 많은 수의 제브라피쉬가 약물로부터 어떠한 영향을 받는지를 대량으로 신속하게 관찰할 수 있어 신약 후보 물질의 스크리닝 과정에 드는 비용과 시간을 대폭 줄일 수 있다는 장점이 있다.

 

제브라피쉬가 실험동물로서 주목받으며 세계적으로 제브라피쉬의 뇌파를 측정하려는 연구가 진행돼왔으나 제브라피쉬 성체에서는 침습적 방식으로 단일 채널에서만 뇌파를 측정할 수 있었다.

 

제브라피쉬는 크기가 작은 수중생물이라 다채널 뇌파 측정이 어려웠다. 또한, 아가미 호흡을 하는 제브라피쉬의 뇌파를 물 밖에서 측정하기 위해서는 수분을 유지해야 하지만 비침습적 뇌파 측정 시 채널 간의 합선이 발생돼 각 채널에서 독립적인 뇌파 측정이 힘들었다.

 

연구팀은 물 밖에서 제브라피쉬 두피의 수분을 최소화하면서도 아가미 호흡을 지속시킬 수 있는 기술을 고안해 유연한 회로기판으로 만든 전극을 활용해 한 시간 동안 안정적으로 다채널 뇌파 측정이 가능하게 했다.

 

하나의 채널에서 뇌파를 측정할 경우 뇌의 어느 부위에서 뇌파가 발생해 어떠한 방향으로 전파되는지 관찰할 수 없으나, 연구팀이 개발한 다채널 뇌파 측정 기술은 뇌의 특정 부위에서 뇌파가 발생해 어떠한 방향으로 전파되는지에 대한 정밀한 관찰 및 연구가 가능해 뇌전증과 같은 뇌신경계 질환 치료용 신약 개발 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

 

DGIST 로봇공학전공 김소희 교수는 “물 밖에서 제브라피쉬를 60분 동안 살려둔 상황에서 비침습적 방식으로 다채널 뇌파를 측정하는데 성공한 기술이 핵심”이라며 “효과적인 치료 약물이 없는 뇌신경계 질환을 치료하기 위한 새로운 후보 약물 발견과 신약 개발 연구에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.