전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 제약·바이오

속보

더보기

현미경으로 살아있는 생물 속 신경망까지 꿰뚫어본다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

국내서 ‘초고속 홀로그램 현미경’ 개발
초당 100배 많은 광학정보 획득
형광표지 없이 생명체 신경망 관찰

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 기초과학연구원(IBS) 분자분광학·동력학연구단 최원식(고려대 물리학과 교수) 부연구단장 팀은 절개 수술 없이도 살아있는 생물체의 신경망까지 고해상도로 관찰할 수 있는 초고속 홀로그램 현미경을 개발했다고 1일 밝혔다.

연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 지난 7월17일자 온라인판에 게재됐다.

살아있는 제브라피쉬의 후뇌부 신경망 3차원 관찰 부화한지 6일(a), 10일(b) 된 제브라피쉬의 발달단계에 따른 중추신경계를 이루는 신경망 구조의 변화를 관찰할 수 있다. 현미경 성능 비교를 위해 부화한지 10일된 같은 제브라피쉬에서 일반적인 공초점 현미경으로 얻은 반사영상(c), 형광영상(d)에서 신경계를 볼 수 있으나 고해상도의 신경섬유 구조를 확인할 수 없다. 2019.08.01. [사진=IBS]

생체조직은 복잡한 구조로 인해 현미경으로도 그 내부를 관찰하기 어렵다. 빛이 다양한 세포들에 부딪히며 파면이 왜곡되기 때문이다. 파면(Wavefront)은 파동의 위상이 같은 모든 점들을 연결할 때 이뤄지는 면이다. 예컨대 잔잔한 호수에 돌을 던져 생기는 물결의 파면은 원형이다. 이런 파면왜곡 현상으로 인해 생체조직 내부 깊은 곳까지 관찰하기 어렵다는 일반 광학현미경의 한계를 극복하기 위해 홀로그램 현미경이 등장했다.

심도가 깊은 생체영상을 획득하기 위해서는 빛의 파면을 정량화해 특정 깊이를 선택적으로 측정하는 것이 필요하다. 시분해 홀로그램 현미경은 빛의 세기만 관찰하는 일반 현미경과 달리 물체광과 참조광이라는 두 종류의 빛(레이저)을 이용해 빛의 세기와 위상을 동시에 측정한다. 이를 토대로 특정 깊이에서 선택적으로 광신호를 획득해 내부 깊숙한 곳의 이미지까지 얻을 수 있다.

하지만 기존 기술은 파면왜곡을 극복하기 위해 파면을 측정하고 제어하는 일을 하드웨어적으로 반복해야 했다. 이로 인해 영상획득 속도가 느려 살아있는 동물의 관찰에 적용하긴 어려웠다.

이에 연구진은 물체광과 참조광을 동조시키는 방식으로 기존보다 데이터 획득 속도를 수십 배 이상 향상시켰다. 초당 10장 정도의 이미지를 획득하는 기존 기술과 달리, 연구진이 개발한 초고속 홀로그램 현미경은 초당 500장 정도의 데이터를 획득한다.

또한 연구진은 이 기술을 통해 파면을 측정하고 제어하는 반복적인 하드웨어 처리과정 없이도 초점의 광신호를 100배 이상 증가시킬 수 있었다. 파면왜곡을 보정하는 성능이 100배 이상 향상됐다는 것으로, 더 깊은 곳까지 관찰하는 능력이 증가했다는 의미다.

연구진은 초고속 홀로그램 현미경을 이용해 형광표지 인자를 사용하지 않고 살아있는 제브라피쉬의 후뇌부에서 고해상도 뇌신경망 영상을 얻는 데 성공했다. 기존 대다수의 광학현미경 기술은 주로 부화한 지 1주일 이내인 어린 제브라피쉬에 형광물질을 주입해 신경섬유 구조를 파악하는 수준에 머물러 있다. 제브라피쉬가 성장할수록 후뇌부를 덮는 부위에 비늘이 두껍게 형성돼 내부를 파악하기 어려웠기 때문이다.

이에 반해 이번 연구에서 개발된 기술은 수 주 이상 성장한 제브라피쉬에서 비표지 방식으로 중추신경계의 신경망 영상을 고해상도로 획득할 수 있었다.

최원식 부연구단장은 “기존 광학 현미경 기술의 깊이 한계를 한 단계 뛰어넘은 것”이라며 “이 기술이 향후 뇌신경과학뿐만 아니라 다양한 의생명 융합 연구와 정밀 측정이 필요한 산업 분야에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

 

 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
애플 폴더블 출격에 삼성 '흔들' [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 애플이 올 하반기 폴더블 스마트폰 출시를 예고하면서, 삼성전자의 시장 점유율이 하락할 수 있다는 전망이 나왔다. 14일 카운터포인트리서치는 올해 북미 폴더블 시장이 전년 대비 48% 성장하는 가운데, 애플이 점유율 46%를 확보할 것으로 내다봤다. 북미 폴더블 스마트폰 시장 점유율 전망 [사진=카운터포인트리서치] 이에 따라 삼성전자의 점유율은 지난해 51%에서 올해 29%로 낮아질 것으로 예상했다. 애플이 프리미엄 시장과 기존 아이폰 사용자 기반을 바탕으로 수요를 흡수하면서 경쟁 강도가 높아질 것이란 분석이다. 삼성전자는 이에 대응해 화면을 넓힌 '와이드형' 갤럭시 Z 폴드 등 라인업 확장을 준비하고 있지만, 애플의 본거지인 북미 시장에서 차별화된 경쟁력을 확보하는 데는 부담이 따를 것이라고 봤다. 삼성전자는 오는 7월 새 폴더블 시리즈 공개를 앞두고 있다. 카운터포인트리서치는 애플의 진입이 폴더블 시장 확대와 동시에 기존 안드로이드 수요 일부를 흡수할 것으로 전망했다. syu@newspim.com 2026-04-14 17:23
사진
김건희, 尹 대면 법정서 증언 거부 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 김영은 기자 = 김건희 여사가 14일 윤석열 전 대통령의 '여론조사 무상 제공' 의혹 재판에 출석해 윤 전 대통령과 처음으로 법정에서 대면했다. 김 여사는 증인 선서를 마친 직후부터 증언을 거부했고, 윤 전 대통령은 옅은 미소를 띤 채, 김 여사를 바라봤다. 서울중앙지법 형사합의33부(재판장 이진관)는 이날 정치자금법 위반 혐의를 받는 윤 전 대통령과 명태균 씨 사건의 속행 공판을 열었다. 김 여사는 이날 오후 2시 8분께 검정색 수트를 차림으로 법정에 들어섰다. 윤 전 대통령은 증인석에 착석한 김 여사를 확인하고, 증인 선서를 이어가는 김 여사를 지그시 바라봤다. 김건희 여사가 14일 윤석열 전 대통령의 '여론조사 무상 제공' 의혹 재판에 출석해 윤 전 대통령과 처음으로 법정에서 대면했다. 사진은 지난 8월 김 여사가 서울 서초구 서울중앙지법에서 열린 구속 전 피의자 심문에 출석하는 모습. [사진=사진공동취재단] 이후 김 여사는 오후 2시 11분께부터 증언을 거부하는 입장을 보였다. 윤 전 대통령은 옅은 미소를 유지하며 김 여사를 바라봤다. 이번 공판에서는 김 여사와 함께 김태열 전 미래한국연구소장에 대한 증인신문이 예정돼 있다. 윤 전 대통령은 지난해 7월, 김 여사는 같은 해 8월 각각 내란 특별검사팀(특별검사 조은석)과 김건희 특별검사팀(특별검사 민중기)에 의해 구속기소됐다. 이후 두 사람은 별도로 수감돼 재판을 받아오면서 법정에서 직접 마주한 적은 없었다. yek105@newspim.com   2026-04-14 14:53
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동