미국 뉴저지주 프린스턴 대학교의 연구원들은 살아있는 뇌 세포와 첨단 전자 시스템을 결합한 새로운 3차원 컴퓨팅 장치를 개발하여 생체 컴퓨팅 분야에서 주목할 만한 진전을 이루었습니다.
Nature Electronics(유명 출판사 Nature Portfolio 산하 전문 과학 저널)에 발표된 연구에 따르면 이 장치는 초소형 전극과 함께 작동하는 생체 신경 세포 네트워크를 사용하여 간단한 패턴을 인식하고 처리하도록 프로그래밍할 수 있습니다.
평평한 표면에 배양된 신경 세포 또는 외부에서만 추적할 수 있는 세포 클러스터를 사용했던 이전 연구와 달리 프린스턴 연구팀은 살아있는 신경망 내부에 직접 위치한 전자 시스템을 구축했습니다.
이를 위해 과학자들은 생체 조직과 호환되는 부드러운 재료 층으로 덮인 금속 와이어와 초소형 전극으로 구성된 3차원 지지 프레임을 만들었습니다.
이 구조는 수만 개의 신경 세포가 전자 네트워크 주위로 성장하여 통합된 3차원 생체 신경계를 형성할 수 있게 해줍니다.
이 장치에는 현재 수십 개의 초소형 전극에 연결된 약 70,000개의 살아있는 신경 세포가 포함되어 있습니다. 이 시스템은 신경 세포의 전기 신호를 기록할 뿐만 아니라 실시간으로 작동하도록 자극할 수도 있습니다.
연구팀은 이 장치가 제어된 환경에서 비교적 간단한 신호 패턴을 인식하는 능력을 보여주었다고 밝혔습니다.
아직 초기 단계이지만 이 기술은 미래에 더 복잡한 생물 정보 처리 플랫폼으로 발전할 수 있을 것으로 기대됩니다.
개발팀에 따르면, 이 프로젝트의 가장 중요한 점은 살아있는 신경 세포와 동일한 작동 시스템의 전자 하드웨어 간의 직접적인 통합 능력입니다. 이는 이전 모델에 비해 생체 조직과 기계 간의 상호 작용 능력을 크게 향상시키는 데 도움이 됩니다.
전문가들은 생명 공학이 과학계가 에너지 절약형 데이터 처리 시스템과 인간 뇌와 유사한 유연한 학습 능력을 찾는 상황에서 잠재적인 연구 방향이 되고 있다고 평가합니다.
그럼에도 불구하고 연구자들은 현재 기술이 테스트 규모에 불과하며 실제 컴퓨팅 또는 인공 지능 시스템에 적용하려면 더 많은 연구가 필요하다고 지적합니다.
