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
국힘, 대구시장 후보에 추경호 확정 [서울=뉴스핌] 박서영 기자 = 6·3 지방선거 국민의힘 대구시장 후보에 추경호 국민의힘 의원이 26일 확정됐다. 박덕흠 중앙당 공천관리위원장은 이날 오전 여의도 중앙당사에서 브리핑을 열고 추 의원이 후보 경선에서 유영하 의원을 상대로 승리했다고 밝혔다. 국민의힘이 26일 대구광역시장 후보로 추경호 국회의원이 최종 확정됐다고 26일 발표했다. [사진=뉴스핌DB]    이로써 추 의원은 김부겸 더불어민주당 대구시장 후보와 맞붙게 된다. 추 의원이 후보로 확정되면서 대구 달성군은 보궐선거가 열리게 된다. 이날 공관위는 경기 평택을 국회의원 재선거 후보로 유의동 전 의원을 단수공천했다. 국민의힘이 26일 경기도 평택을 재선거 후보로 유의동 전 국회의원을 단수공천했다. [사진=뉴스핌DB]  인천 계양을 보궐선거 후보자는 추가 공모를 받기로 했다. seo00@newspim.com 2026-04-26 12:13
사진
고유가 피해지원금 27일부터 지급 [서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 행정안전부가 고유가로 인한 취약계층 부담을 덜기 위해 '고유가 피해지원금' 1차 지급을 시작한다. 신청은 27일 오전 9시부터 5월 8일 오후 6시까지 약 2주간 온·오프라인으로 진행된다. 지급 대상은 기초생활수급자, 차상위계층, 한부모가족이며, 지원금은 기초생활수급자 1인당 55만원, 차상위계층·한부모가족은 45만원이다. 비수도권 및 인구감소지역 거주자는 1인당 5만원이 추가 지급된다. 신청 첫 주(27~30일)는 혼잡을 막기 위해 출생연도 끝자리 기준 요일제가 적용된다. 특히 5월 1일 근로자의 날 휴무에 따라 이달 30일에는 끝자리 4·9뿐 아니라 5·0도 신청할 수 있다. 신청은 온라인 24시간 가능하며(마감일은 오후 6시까지), 오프라인은 평일 오전 9시부터 오후 6시까지 가능하다. 은행 영업점은 오후 4시까지 운영된다. 지급 방식은 신용·체크카드, 선불카드, 지역사랑상품권 중 선택할 수 있다. 1차 기간 내 신청하지 못한 대상자는 5월 18일부터 7월 3일까지 2차 신청이 가능하다. 문의는 국민콜110, 전담 콜센터(1670-2626), 지방자치단체 콜센터를 통해 안내받을 수 있다. 윤호중 행안부 장관은 "중동 전쟁이 촉발한 고유가·고환율·고물가로 어려움을 겪고 계신 국민께 고유가 피해지원금이 숨통을 틔워주는 든든한 버팀목이 되기를 바란다"고 밝히며, "정부는 국민께서 고유가 피해지원금을 불편함 없이 신청·지급받아 사용하실 수 있도록 빈틈없이 지원해 나가겠다"고 말했다. 행정안전부가 고유가로 인한 취약계층 부담을 덜기 위해 '고유가 피해지원금' 1차 지급을 시작한다. 사진은 윤호중 행정안전부 장관. [사진=뉴스핌DB] peoplekim@newspim.com 2026-04-26 12:00
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