基礎科学研究院（ＩＢＳ）が脳組織のように柔らかい人工神経電極をマウスの脳に移植した後、３Ｄ（次元）プリンタで電子回路を頭蓋骨の表面に印刷し、脳波（神経信号）を長期間送受信するのに成功したと１２日、明らかにした。この研究はナノ医学研究団のチョン・ジンウ団長（延世大特訓教授）、パク・チャンウン教授研究チーム（延世大新素材工学科教授）がセブランス病院神経外科のチョン・ヒョンホ、チャン・ジンウ教授研究チームと共同で行った。

人間の脳をコンピューターとつなぐブレイン・コンピュータ・インターフェース（ＢＣＩ＝Ｂｒａｉｎ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）は脳波を通じて外部の機械や電子機器を制御する技術。意思疎通が難しい患者や体が不自由な患者に適用すれば自由かつ正確な意思表明ができるよう支援できるため、活発に研究されている分野だ。脳で発生する信号を感知する挿入型神経電極と、感知された信号を外部の機器に送受信する電子回路はＢＣＩの核心だ。

これまで類似の技術がなかったわけではない。しかし硬い金属と半導体素材の電極と電子回路が使用されたため脳移植の時に異質感が大きく、脳組織に炎症や感染を誘発するという問題があった。脳に発生した損傷が神経細胞間の信号伝達を妨害し、長期間の使用が難しいという限界もあった。こうした理由から、これまで開発されたＢＣＩ装置は脳疾患末期患者の治療のための最後の手段と考えられてきた。

研究陣は固形の金属の代わりに、脳組織と似た柔らかいガリウム基盤の液体金属を利用して人工神経電極を製作した。製作された電極は直径が髪の毛の１０分の１ほど薄くてゼリーのように柔らかく、脳組織の損傷を最小化できる。研究陣は３Ｄプリンタで頭蓋骨の曲面にそって電子回路を薄く印刷した後に脳に移植した。このように具現したＢＣＩは使用者が認知できないほど薄く、あたかも入れ墨のように移植後にも頭蓋骨の外観に差を生じさせなかった。

研究陣が具現したインターフェース（連結媒介体）は複数の神経電極を移植でき、多様な脳領域での信号を同時に測定できるという長所がある。３Ｄプリンティング技術を利用するため使用者の脳構造に合わせた設計も可能だ。さらに有線電子回路を使用した従来の技術とは違って無線で脳波を送受信でき、患者の日常生活の中でも使用可能とみられる。研究陣はマウスを活用した動物実験で体内の神経信号を８カ月以上も安定的に検出するのに成功した。硬い形態の従来のインターフェースでは神経信号を１カ月以上測定するのが難しかった。

研究を主導したパク・チャンウン教授は「脳組織の損傷を最小化しながら３３週以上も神経信号を測定できる新しいブレイン・コンピュータ・インターフェースを開発した」とし「パーキンソン病、アルツハイマー、てんかんなど脳疾患患者および一般使用者に広範囲に活用できるだろう」と予想した。パク教授は「遠からず具体的な情報をデジタル信号で送受信するレベルに技術が進化するはず」と話した。今回の研究結果は国際学術誌『ネイチャーコミュニケーションズ』に最近掲載された。