〈뉴사이언티스트〉 최근호에 의하면 스탠포드 대학의 마크 피터만과 하비 피시만 박사팀은 3월 텍사스에서 개최된 생물물리학 학회에서 1평방 센티미티의 실리콘 칩에 4개의 시냅스를 만들었다고 발표했다고 한다. 시냅스1)는 보통 50nm2) 길이로 매우 작은데다, 신경전달물질을 한번 분비할 때 수천개의 분자를 방출되므로, 인공 시냅스를 만드는 것은 그간 매우 어려운 일로 인식되어 왔다.
실리콘칩에 있는 구멍처럼 보이는 이 인공 시냅스는, 칩의 뒤쪽에 장착된 보급선을 통해 신경전달물질의 저장고와 연결된다. 그래서 전기장이 작용하면 보급선을 통해 신경전달물질이 구멍으로 흘러 나와 주변의 세포들을 자극하게 된다. 길이는 5000nm로, 실제 크기보다 100배나 크지만, 무작위적으로 자극을 전달하는 것이 아니라 정확히 연결된 바로 다음 신경 세포만 자극하는 정교한 반응을 보인다고 한다.
연구팀의 궁극적인 목표는 신경계와 효율적으로 교류하는 신경보철을 개발하는 것. 현재 부분적 청각을 복구하는 내이(內耳) 이식장치 등 전기 자극을 이용하는 신경보철은 이미 일반화된 상태이다. 그러나 전기 자극은 무작위로 뉴런을 자극하여 그 정확도를 떨어뜨린다. 반면 신경전달물질은 세포에 따라 각기 다른 방식으로 영향을 주어 섬세하게 세포와 교류할 수 있다고 한다.
그러나 인공 시냅스는 아직 풀어야 할 과제가 많다. 각각의 인공 시냅스마다 보급선이 필요하기 때문에, 한꺼번에 많은 시냅스를 넣을 수 없으며, 보급선이 면역 세포와 엉키는 것도 방지해야 된다. 남캘리포니아 대학의 생의학 공학자인 제랄드 롭은 “아직은 초기 단계이지만 향후 화학물질과 전기 자극을 결합함으로서 월등한 능력을 가진 신경보철을 개발할 수 있을 것”으로 내다봤다.
(주) 1) 시냅스: 뇌 신경 세포간의 연결점으로, 신경전달물질을 주고받아 정보를 이동시키는 역할을 한다.
2) nm: 1/1000 mm
<글. 뇌 편집부>