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두개골 훼손 없이도 고해상도 신경망 관찰

2020-12-03기사 편집 2020-12-03 15:10:45      장진웅 기자 woong8531@daejonilbo.com

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IBS, 반사 행렬 현미경 개발
질병 실시간 조기 진단 활용

첨부사진1기존 광학 현미경을 이용해 신경망을 관찰한 경우(a·b)보다 반사 행렬 현미경을 접목해 신경망을 관찰(c·d)했을 때 획기적으로 선명한 이미지를 획득할 수 있다. 사진=기초과학연구원 제공


기존 광학 현미경의 한계를 뛰어 넘어 두개골 훼손 없이도 신경망을 관찰할 수 있는 새로운 현미경이 개발돼 주목받는다. 향후 신경계 형성 과정과 관련 질환 연구 등에 유용하게 쓰일 것으로 기대된다.

3일 기초과학연구원(IBS)에 따르면 분자 분광학·동력학 연구단 최원식 부연구단장 연구팀은 쥐 두개골을 관통해 신경망 구조를 고해상도로 관찰할 수 있는 새로운 현미경 기술을 개발했다. 연구진은 미세한 구조들이 많은 쥐 두개골 특성상 빛의 강한 산란과 왜곡으로 고해상도의 선명한 이미지를 얻을 수 없다는 점을 고려했다. 이에 연구진은 쥐 두개골을 제거하지 않고도 그 아래 조직의 미세구조를 관찰할 수 있는 '반사 행렬 현미경'을 선보였다.

반사 행렬 현미경은 빛의 초점에서만 신호를 획득하는 것이 아니라 초점으로부터 산란된 모든 빛을 측정하도록 설계됐다. 여기에 연구진이 독자적으로 개발한 알고리즘을 적용해 직진광만을 선택적으로 추출, 기존 광학 현미경으로 관찰할 수 없던 약 1㎛(100만분의 1m) 굵기의 가는 뇌 속 신경섬유를 관측하는 데 성공했다. 생체 조직 내에서 발생하는 빛의 산란 등에 의한 이미지 왜곡을 바로잡아 두꺼운 조직 내 미세 구조도 고해상도 이미지로 획득한 것이다.

이 기술을 이용할 경우 살아있는 쥐의 두개골을 제거하지 않아도 뇌 안 신경섬유 구조와 신경세포 수상돌기 구조를 1㎛ 이하의 고해상도로 관측할 수 있다. 이는 향후 소동물을 이용한 신경계 형성 과정과 신경계 질환 연구 등에 활용할 수 있는 중요한 기술로 활용될 전망이다.

최원식 부연구단장은 "실제 의료현장에서 사용할 수 있도록 현미경을 소형화하고 이미징 속도를 증가시키는 연구를 진행하고 있다"면서 "빛의 산란 현상에 대한 이해를 확장하고 질병의 실시간 조기 진단 등 의생명 분야 활용 범위를 넓혀나갈 것"이라고 밝혔다.장진웅 기자







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