기초과학연구원(IBS)은 국내 연구진이 살아있는 쥐의 두개골 속 뇌 신경망을 3D 고해상도로 관찰할 수 있는 홀로그램 현미경을 개발했다고 30일 밝혔다.

우리 몸 깊은 곳을 관찰하기 위해서는 빛 에너지를 이용해 반사되는 신호를 정확하게 측정해야 한다. 하지만 빛이 생체 조직 내 다양한 세포들에 부딪혀 생기는 다중산란 현상과 이미지가 흐릿하게 보이는 수차로 관찰이 쉽지 않았다.

2019년 IBS 연구진은 다중 산란을 제거하고 빛의 세기와 위상을 동시에 측정할 수 있는 시분해 홀로그램 현미경을 개발한 바 있다. 하지만 쥐의 경우, 두꺼운 두개골로 심한 빛의 왜곡과 다중산란이 발생해 뇌 신경망 영상을 얻을 수 없었다.

IBS 분자 분광학 및 동력학 연구단과 김문석 가톨릭대 교수, 최명환 서울대 교수 공동연구팀은 빛과 물질의 상호작용을 정량화해 보다 더 깊은 곳까지 관찰 가능한 고심도 3차원 시분해 홀로그램 현미경을 개발했다. 뇌 신경망에 기존보다 80배 많은 빛을 모으고 불필요한 신호를 선택적으로 제거해 단일 산란파의 비율을 수십 배 증가시켰다.

연구진은 기존 기술로 불가능했던 깊이에서도 빛의 파면 왜곡을 보정했다. 쥐의 두개골을 제거하지 않고도 가시광선 대역의 레이저로 형광 표지 없이 뇌 신경망 영상을 고해상도로 얻는 데 성공했다.

최원식 IBS 분자 분광학 및 동력학 연구단 부연구단장은 "뇌신경과학을 포함한 다양한 의·생명 융합 연구와 정밀 측정이 필요한 산업분야에 파급효과를 가져올 것으로 기대한다"고 말했다.