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
이부진, 아들 서울대 입학식 참석 [서울=뉴스핌] 남라다 기자 = 이부진 호텔신라 사장이 26일 서울 관악구 서울대학교에서 열린 2026학년도 입학식에 참석해 아들 임동현군의 입학을 축하했다. 이 사장은 이날 모친인 홍라희 리움미술관 명예관장과 함께 서울대를 찾아 임군의 입학을 기념해 사진을 찍기도 했다.  [서울=뉴스핌] 김현우 기자 = 이부진 호텔신라 사장(사진 왼쪽)과 홍라희 리움미술관 명예관장이 26일 서울 관악구 서울대학교 2026학년도 입학식에 참석해 아들 임동현군의 입학을 축하하고 있다.  khwphoto@newspim.com 임군은 최근 서울 휘문고등학교를 졸업하고 2026학년도 수시모집 전형으로 서울대 경제학부에 합격했다. 고교 시절 내신 성적이 상위권이었으며 대학수학능력시험에서도 한 문제만 틀린 것으로 알려졌다. 서울대 26학번이 된 임군은 외삼촌인 이재용 삼성전자 회장(서울대 동양사학과 87학번)의 후배가 됐다. 이날 입학식 현장에서 이 사장의 패션도 눈길을 끌었다. 이 사장은 크림색 계열의 디올 재킷에 에르메스 버킨백을 매치한 차분한 차림으로 참석했다. 단정한 헤어스타일과 절제된 스타일링으로 재계 인사다운 단아한 이미지를 보였다는 평가가 나왔다. [서울=뉴스핌] 김현우 기자 = 이부진 호텔신라 사장(사진 왼쪽)과 홍라희 리움미술관 명예관장이 26일 서울 관악구 서울대학교 2026학년도 입학식에 참석해 아들 임동현 군의 입학을 축하하고 있다. khwphoto@newspim.com nrd@newspim.com 2026-02-26 16:27
사진
李대통령 지지율 67% [NBS] [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 이재명 대통령의 국정운영 지지도가 취임 이후 최고치인 67%를 기록했다는 여론조사 결과가 26일 발표됐다. 이재명 대통령 국정운영 평가 2월4주차 [그래프=NBS] 엠브레인퍼블릭·케이스탯리서치·코리아리서치·한국리서치가 공동으로 수행하는 전국지표조사(NBS) 2월 4주차 결과를 살펴보면 이 대통령의 국정운영 긍정평가는 67%로 직전 조사인 2월 2주차 63%보다 4%포인트(p) 올랐다.  부정평가는 25%로 직전 조사 30%보다 5%p 떨어졌다. [서울=뉴스핌] 이재명 대통령이 지난 25일 서울 종로구 청와대에서 열린 제11차 확대국가관광전략회의 'K-관광, 세계를 품다'에서 미소를 짓고 있다. [사진=청와대] 2026.02.26 photo@newspim.com 정당 지지도에서는 더불어민주당 45%, 국민의힘 17%, 조국혁신당 4%, 개혁신당 3%, 진보당 1% 순으로 나타났고, 태도유보는 27%였다.  정당 대표의 직무수행 평가는 정청래 민주당 대표에 대한 긍정평가가 43%, 부정평가 42%였고, 장동혁 국민의힘 대표에 대한 긍정평가는 23%, 부정평가는 62%였다. NBS 정당지지도 2월4주차 [그래프=NBS] 6·3 지방선거와 관련해서는 여당에 힘을 실어줘야 한다는 의견이 53%, 야당에 힘을 실어줘야 한다는 의견이 34%로 집계됐다. 이재명 정부가 추진하는 다주택자 양도소득세 중과 유예 폐지에는 잘한 조치라는 찬성 의견이 62%, 잘못한 조치라는 반대 의견이 27%였다.  윤석열 전 대통령 1심에서 무기징역을 선고한 것에는 '혐의에 비해 가볍다'는 의견이 42%, '적절하다'는 의견이 26%, '무죄이므로 잘못됐다'는 의견이 23%였다.  이번 여론조사는 23~25일 동안 만 18세 이상 남녀 1002명을 대상으로 휴대전화 가상번호(100%)를 이용한 전화면접조사 방식으로 진행됐다. 응답률은 14.9%로, 표본오차는 95% 신뢰수준에서 ±3.1%p다. 자세한 사항은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다.  the13ook@newspim.com 2026-02-26 11:51
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