-      우리 연구실에서는 뇌 기능 이해와 신경 질환 식별의 중요한 부분인 뉴럴 신호 기록의 향상을 위한 소자 개발 관련 연구들을 진행하고 있습니다.

- 지금까지, 뉴럴 프로브와 미세 전극 등은 뇌로부터 신경 신호를 측정할 수 있는 핵심적인 기술이었습니다. 고밀도 마이크로 전극 어레이의 등장으로 뉴런의 집단을 대상으로 한 뇌 신경 정보 획득의 범위가 확장되었습니다. 그러나 각 전극의 성능 제약으로 인한 기록 용량의 한계는 계속되는 도전이었습니다.

- 일반적으로, 뉴럴 프로브 전극은 주로 금, 백금, 이리듐과 같은 생체 적합한 얇은 박막으로 제작되었습니다. 이러한 재료들은 장점에도 불구하고 전극의 크기가 점점 작아지면서 임피던스가 높아지는 문제를 겪었으며, 이로 인해 기록 능력이 제한되었습니다.

- 최근의 연구들에서는 임피던스의 도전을 극복하기 위해 Black Pt, PEDOT:PSS, 탄소 나노튜브(CNT)와 같은 재료에 집중하고 있습니다. 그 중 CNT는 높은 화학적 안정성과 매우 우수한 전기전도성, 큰 표면적을 갖는 물질로 주목을 받았습니다. 따라서 VACNT가 전극에 통합될 때 전극의 유효 표면적을 증대시키므로 임피던스를 크게 줄였습니다.

- 본 연구실에서는 VACNT-통합 뉴럴 프로브 전극을 도입하였고, 이는 뉴럴 신호 기록의 변화를 가져왔습니다. 임플란트 가능한 뉴럴 프로브 전극에 직접 VACNT 묶음을 합성하는 방법을 개발함으로써, 우리는 임피던스가 크게 감소된 3D 구조의 기록 전극을 창출했습니다.

- 실제로, VACNT 전극의 임피던스는 기존의 Black Pt 전극보다 10배 더 낮게 측정되었습니다. 이는 불필요한 노이즈를 줄이고 신호 대 노이즈 비율 (SNR)을 증폭시키므로, 매우 미세한 진폭을 갖는 신경 신호를 섬세하게 포착할 수 있게 되었습니다.

- 현재는, 지속적으로 VACNT가 통합된 다양한 전극 개발을 통해 뇌신경 신호 측정의 정확도를 높이기 위한 시도들을 하고 있습니다.

-       In our laboratory, we are conducting research related to the development of devices for enhancing neural signal recording, a crucial component in understanding brain functions and identifying neural disorders.

- Historically, neural probes and micro-electrodes have been pivotal technologies for measuring neural signals from the brain. The advent of high-density micro-electrode arrays has expanded the scope of neural information acquisition targeting groups of neurons. However, the recording capacity has continuously faced challenges due to performance limitations of each electrode.

- Typically, neural probe electrodes have been fabricated from biocompatible thin films, primarily using materials like gold, platinum, and iridium. Despite their advantages, as the size of these electrodes diminishes, they encounter increased impedance issues, limiting their recording capabilities. Recent research has focused on materials such as Black Pt, PEDOT:PSS, and Carbon Nanotubes (CNT) to overcome impedance challenges. Among them, CNTs, with their high chemical stability, excellent electrical conductivity, and large surface area, have garnered significant attention. Consequently, when Vertically Aligned CNTs (VACNT) are integrated into electrodes, they significantly amplify the effective surface area of the electrode, considerably reducing impedance.

- In our lab, we have introduced VACNT-integrated neural probe electrodes, bringing about changes in neural signal recordings. By developing a method to synthesize VACNT bundles directly onto implantable neural probe electrodes, we have created a 3D structured recording electrode with significantly reduced impedance. In fact, the impedance of the VACNT electrodes was measured to be tenfold lower than the traditional Black Pt electrodes. This reduction has minimized unnecessary noise, enhancing the Signal to Noise Ratio (SNR), enabling the delicate capture of neural signals with extremely fine amplitudes.

- Currently, we are persistently striving to improve the accuracy of neural signal measurements through the development of various electrodes integrated with VACNT, particularly focusing on flexible material-based electrodes.