세계적인 뇌과학축제 ‘2024 세계 뇌 주간’ 행사가 개최된다. 대구경북과학기술원(DGIST)은 ‘뇌로 떠나는 여행’이라는 주제의 강연을 3월 16일 국립대구과학관에서 개최한다고 4일 밝혔다. 세계 뇌 주간 행사는 일반인에게 뇌과학의 중요성을 알리기 위해 매년 3월 셋째주를 ‘세계 뇌 주간’으로 지정, 세계 여러 학술단체, 학교, 연구기관 등을 중심으로 개최되는 글로벌 행사이다. 우리나라에서는 한국뇌신경과학회(KSBNS)가 한국뇌연구원과 공동 개최해 2002년도 첫 행사 개최를 시작으로 23주년을 맞이했다. 올해 세계 뇌 주간 행사는 3월 11일부터 17일까지 서울 등 전국 8개 지역에서 개최되며, 올해는 지역별 강연을 확대해 국내 유명 뇌과학자들의 다양하고 알찬 주제로 뇌과학에 관심 있는 시민들과 대면 소통하는 강연이 될 수 있도록 했다. 특히, DGIST 뇌과학과에서 주관하는 ‘뇌로 떠나는 여행’라는 주제의 강연은 국립대구과학관에서 오프라인으로 진행되는 동시에 대구과학관 유튜브(http://www.youtube.com/@Scientry)에서 온라인으로도 생중계된다. 본 행사에는 ▲DGIST 뇌과학과 오용석 교수(주제: 기억의 온도) ▲구자욱 교수(한국뇌연
향후 장기간 이식이 필요한 뇌질환 치료용 전극 등 뇌와 기계의 연결이 필요한 다양한 분야에 활용할 수 있는 새로운 뇌 전극 기술이 개발됐다. DGIST(대구경북과학기술원)는 로봇및기계전자공학과 김소희 교수 연구팀이 부드럽고 유연한 재질로 이루어진 고내구성 뇌 전극 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 뇌 전극은 뇌의 활동을 측정하고 뇌와 기계를 연결하는 중요한 역할을 한다. 그러나 기존의 뇌 전극은 반도체 회로 칩의 재료인 실리콘(silicon)처럼 단단한 재료를 뇌에 꽂아야 하는 형태로 만들어지거나, 얇은 플라스틱 고분자로 만들어지다보니 유연성이 부족하거나, 또는 얇게 만들어 유연성을 확보할 경우 안정성 문제가 발생해 오랜 시간 동안 사용하기 어렵다는 한계가 있었다. 이에 김소희 교수팀은 플라스틱 고분자 재료에 비해 훨씬 부드러운, 고무처럼 말랑하고 탄성이 있는(elastic) 재료를 사용하여 굴곡진 뇌 표면에 매우 잘 밀착되면서도, 수십 마이크로미터 두께를 갖추어 다루기가 훨씬 쉬운 뇌 전극을 개발했다. 그동안 부드럽고 말랑한 탄성 재료로 만들어진 뇌 전극은 뇌 조직과 기계적·물리적 특성이 유사하다는 장점에도 불구하고 체내 환경에서의 안정성에 의구심이 제기돼
하지 절단환자의 의도에 맞게 로봇 의족을 제어할 수 있는 신기술이 개발됐다. DGIST(대구경북과학기술원)은 이상훈 교수팀이 미세 전자 제어 기술(Microelectro Mechanical System)을 통해 형성되는 생체인터페이스인 ‘무감각성 표면 근전도 센서’를 개발했다고 8일 밝혔다. 연구팀이 개발한 무감각성 표면 근전도 센서는 서펜타인 구조를 모방해 유연성과 신축성을 지님과 동시에 통기성과 접착성을 확보해 다양한 절단환자의 환부에 적용해 장기간 반복적으로 사용할 수 있다. 또한, 무선 모듈과 결합해 로봇 의지(義肢)와 소켓, 실리콘 라이너를 착용한 상태로 보행 시 발생하는 실시간 신호를 확보했다. 연구팀은 검증을 위해 하지 절단환자에게 무감각성 표면 근전도센서를 부착한 후 근육 신호 기록을 통한 소자의 기능성 평가를 진행했다. 그 결과, 다양한 환경(평지, 경사면, 계단)에서 보행하는 절단환자의 근육 신호를 고품질로 실시간 획득에 성공했으며, 이를 무선 전송해 로봇 의족에 내장된 동작 분석 센서를 통해 환자의 보행 보조가 가능함을 검증했다. 이와 함께 절단 환자의 발바닥쪽굽힘 운동(plantar flexion)과 발등굽힘 운동(dorsiflexion
광음향 현미경의 노이즈를 자기 지도 학습(Self-supervised learning)기반의 딥러닝 모델을 사용해 효율적으로 제거하는 기술을 개발했다. DGIST는 기초학부 3학년생인 양혜민·이경은 학부생으로 구성된 연구팀이 전기전자공학 분야 세계 최대 학회인 ‘IEEE’의 국제 의료 초음파 분야 학술대회(IEEE International Ultrasonic Symposium)에서 이 같은 기술을 개발했음을 발표했다고 11일 밝혔다. 광음향 현미경은 짧은 레이저를 조직에 조사 발생한 광음향 신호를 감지해 조직의 광학적 특성을 높은 해상도로 깊은 깊이에서 볼 수 있는 기술이다. 그러나 고속 스캐닝을 위해 사용하는 고속 레이저는 에너지가 낮아 광음향 신호가 작고, 전기적인 노이즈로 영상의 품질이 제한되는 한계점이 있었다. 딥러닝 모델은 복잡한 노이즈를 효과적으로 제거하기 위한 기술로써 높은 잠재성을 가지고 있다. 그러나 많은 의료 영상 시스템에서는 노이즈가 없는 레퍼런스 영상을 구하기가 어렵기 때문에 딥러닝 학습에 어려움이 있었다. 이에 DGIST 학부생 연구팀은 자기 지도 학습을 사용하여 노이즈가 있는 영상들만을 사용하여 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있는 딥
개인정보 및 데이터 공유 없이도 대규모 모델 학습이 가능한 연합학습 AI 기술이 개발됐다. DGIST는 로봇및기계전자공학과 박상현 교수팀이 미국 스탠퍼드 대학팀과 협력해 여러 기관이 함께 사용할 수 있는 모델을 효율적으로 학습할 수 있어 의료 영상 분석 분야에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대되는 AI 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 의료 분야에서 딥러닝 모델을 학습할 경우 데이터에 환자의 개인정보가 포함돼 있어 개인정보 침해에 대한 우려가 많았다. 이 때문에 각 병원의 데이터를 중앙 서버로 모으는 것이 힘들었고, 나아가 여러 병원에서 공동으로 사용할 수 있는 대규모 모델을 개발하기도 어려웠다. 이 문제를 해결하기 위해 연합학습은 데이터를 중앙서버에 수집하지 않고 각 병원이나 기관에서 학습한 모델만을 수집해 중앙서버로 전송해 학습한다. 그러나 중앙 서버로 모델을 여러 번 전송해야하는 어려움이 있다. 특히 환자 데이터를 안전하게 보관해야 하는 병원에서는 모델을 중앙 서버로 반복 전송하는 데 비용과 시간이 많이 들기 때문에, 모델 전송 횟수를 최소화해야할 필요가 있다. 이에 박상현 교수 연구팀은 이미지 생성과 지식증류 기술을 활용해 모델 전송 횟수를 최소화하
노화에 따라 근육량이 감소해 면역령과 기초대사량 저하 및 당뇨와 심혈관 같은 만성질환을 일으키는 ‘근감소증’을 치료할 수 있는 전자약 원천기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다. DGIST(대구경북과학기술원)는 뉴바이올로지학과 김민석 교수팀이 현재 치료제가 전무한 노인성 근감소증을 치료할 수 있는 전자약 원천기술을 세계 최초로 개발했다고 22일 밝혔다. 연구팀은 근감소증 치료를 위한 방법으로 전기자극을 활용한 연구를 수행했다. 먼저, 노인으로부터 얻어진 노화 근육세포를 활용할 수 있는 초정밀 바이오칩기반의 고속대량 전기자극 스크리닝 플랫폼을 개발했다. 이후 해당 플랫폼을 통해 노화 근육세포의 재생을 유도하는 특정 전기자극 조건을 체계적으로 확인하고, 특정 자극에서 노화회복이 가능함을 처음 발견했으며, 젊은 근육과 노화 근육을 재생시키는 최적의 자극 조건이 다르다는 것도 밝혀냈다. 더불어 연구팀은 본 자극 조건을 토대로 노화된 쥐에게 6주간 자극 치료를 시행했고, 그 결과 근육량 및 근육질이 증가하고 수축력이 개선됨을 확인했으며, 차세대 유전자 염기 서열 분석으로 근육 형성 및 분화와 관련된 기능이 모두 향상되는 것을 검증했다. 김민석 교수는 “최근
대구경북과학기술원(총장 국양, 이하DGIST) 뉴바이올로지학과 김민식 교수팀이 서울대학교 이용석 교수팀, 고려대학교 안준용 교수팀, 건국대학교 신찬영 교수팀과 공동연구를 통해 자폐스펙트럼장애의 발생 메커니즘에 영향을 미치는 환경적 요인을 규명했다고 17일(목) 밝혔다. 자폐스펙트럼장애는 초기 아동기부터 발생하는 신경 발달 장애 중 하나로, 사회적 의사소통과 상호작용에 문제가 생겨 행동 패턴, 관심사 및 흥미, 활동 범위 등이 제한되고 반복적인 행동 특징을 보이는 질병이다. 일부 연구에 의하면 50~60명 당 1명의 어린 아이가 자폐스펙트럼장애 진단을 받고 있다고 할 정도로 비교적 흔한 질병이다. 자폐스펙트럼장애의 발생은 유전적 요인 뿐 아니라 임신 중 심한 감염이나 특정 약물에 노출되는 것과 같은 다양한 환경적 요인이 작용하는 것으로 알려져 있다. 한편, ‘발프로산’이라는 약물은 임신 중 사용될 경우 태아의 뇌 발달에 영향을 미칠 수 있고 자폐스펙트럼장애와 관련된 원인이 될 수 있음이 건국대 신찬영 교수팀의 이전 연구 결과 등을 통해 잘 알려져 있다. 그러나, 분자 타깃에 대한 연구는 아직 진행되지 않아 치료 약물 개발은 어려웠다. 이에 김민식 교수팀은 건국
자성나노치료제로 암세포 치료 효과를 극대화 하는 회전자기장 메커니즘이 밝혀졌다. DGIST(대구경북과학기술원)은 로봇및기계전자공학과 최홍수 교수팀이 회전자기장을 이용한 자성나노입자의 체인 분해 자기구동 메커니즘을 연구해 암세포 내 자성나노입자의 침투와 자기 온열치료 효과를 강화하는 방법을 규명했다고 4일 밝혔다. 연구팀은 특이한 자기장인 회전자기장을 활용해 자성나노입자의 행동과 유체 점성 저항력 사이의 상호작용을 분석해 자성나노입자의 체인 길이를 선택적으로 제어할 수 있는 체인 분해 메커니즘에 대한 연구를 수행했다. 구체적으로 3차원 종양 모델(종양 스페로이드)을 이용해 회전자기장을 통한 자성나노입자 체인 길이 조절 및 세포 내 흡수 효과와 암세포 자기 온열치료 효과 향상 등을 검증하고자 했다. 이를 위해 회전자기장에 의한 자성나노입자 체인 분해 메커니즘 검증부터 진행했다. 암세포와 종양 스페로이드를 표적으로 삼아 자성나노입자를 회전자기장으로 구동시켜 세포 내 흡수 및 침투 효과 증가를 유도했다. 그리고 형광현미경(Fluorescence Microscope)을 이용한 세포 내 형광자성나노입자 이미징과 투과전자현미경(Transmission Electron Mi
기존 분리 시스템의 문제점인 세포 스트레스를 최소화해 자연살해(Natural Killer)세포를 고수율 및 고순도로 분리할 수 있는 시스템이 개발됐다. DGIST(대구경북과학기술원)은뉴바이올로지학과 김민석 교수팀이 씨티셀즈와 공동연구를 통해 이 같은 시스템 개발에 성공했다고 20일 밝혔다. NK세포는 암세포와 병원체에 대한 첫 번째 방어선이자 선천 면역 시스템의 중요한 구성요소로, 치료 효능을 높이기 위해 이를 온전히 분리하는 것이 매우 중요하다. 최근 NK세포를 면역세포 치료제로써 활용하기 위한 여러 임상시험이 이루어지고 있으나, 스트레스에 민감하고 혈액 속에 상대적으로 경미한 비율로 존재하는 NK세포를 기존의 방식으로 분리할 경우 획득률이 낮다. 또는 T세포 오염으로 인한 이식편대숙주병(GvHD)과 같은 부작용 발생 및 분리 과정에서 가중된 NK세포의 스트레스로 세포 기능 장애 발생 또는 사멸 등의 문제가 존재했다. 김민석 교수팀은 이를 해결하기 위해 ‘연속 원심 미세유체 (CCM) 기술을 기반 NK 디스크 자동화 시스템(CCM-NKD)’을 개발했다. 연구팀이 개발한 기술은 초박막 유체층을 분리할 수 있는 연속원심미세유체기술을 이용해 NK 세포층만을 분리
자연에 방치된 플라스틱이 2차 미세플라스틱으로 변해 뇌에 더 심각한 염증을 유발하는 것으로 나타났다. DGIST는 핵심단백질자원센터 최성균 센터장, 경북대학교(총장 홍원화) 수의학과 박진규 교수 연구팀이 환경으로 유입된 플라스틱이 2차 미세플라스틱으로 변화하는 과정을 실험실 수준에서 구현하고, 이를 지속적으로 섭취 시, 뇌 안에서 신경독성 물질로 작용한다는 것을 규명했다고 12일 밝혔다. 연간 8백만t이 버려지고 있는 플라스틱은 자외선과 파도 등에 의해 매우 작은 조각들로 부서져 2차 미세플라스틱으로 바뀐다. 이를 플랑크톤 등 하위 생명체들이 섭취하게 되고, 결국에는 먹이 사슬 최상위에 위치한 인간에게까지 위협을 준다. 이에 DGIST 최성균 센터장·경북대학교 박진규 교수 공동 연구팀은 환경으로 유출된 플라스틱으로부터 자연 풍화로 인해 생성된 2차 미세플라스틱의 유해성을 확인하고자 연구에 착수했다. 우선 연구팀은 자연과 같은 환경을 구축하기 위해 분쇄한 미세플라스틱에 7일 동안 자외선 조사 및 물리적 충격을 가해 인위적으로 자연 풍화에 의한 것과 같은 2차 미세플라스틱을 제작했다. 이를 통해 환경으로 유출된 플라스틱이 자외선, 파도 등의 환경적 요인에 의해