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
이란, 호르무즈 통과 '사전 승인제' [워싱턴=뉴스핌] 박정우 특파원 = 이란이 세계 주요 원유 수송로인 호르무즈 해협을 통과하는 선박에 대해 사전 승인 절차를 요구하는 새로운 관리 체계를 도입했다. 5일(현지시간) 월스트리트저널(WSJ)은 이란 국영 매체를 인용해 이란 당국이 최근 '페르시아만 해협 당국(Persian Gulf Strait Authority)'이라는 명칭의 기구를 신설하고 해협 통과 선박에 대한 규제 지침을 마련했다고 보도했다. 해당 체계에 따라 호르무즈 해협을 통과하려는 선박은 사전에 이란 당국의 승인을 받아야 하며, 지정된 공식 이메일을 통해 항행 관련 지침을 전달받게 된다. 이란 측은 모든 선박이 새 규정을 준수해야 한다고 강조하며, 이를 따르지 않을 경우 통과가 제한될 수 있음을 시사했다. 다만 구체적인 승인 절차나 적용 범위에 대한 상세 내용은 공개되지 않았다. 이번 조치는 호르무즈 해협에 대한 이란의 통제력을 강화하려는 전략의 일환으로 해석된다. 호르무즈 해협은 전 세계 해상 원유 수송량의 약 20%가 통과하는 핵심 수로로, 중동 지역 긴장이 고조될 때마다 글로벌 에너지 시장의 주요 변수로 작용해왔다. 특히 최근 미국 주도의 해상 안전 확보 노력과 맞물리면서 긴장이 더욱 고조되는 양상이다. 미 중부사령부(CENTCOM)는 기뢰 위협 속에서도 해협 내 안전 항로를 확보했다고 밝힌 바 있으며, 이는 이란의 영향력 확대 시도와 맞물려 해상 통제권을 둘러싼 신경전이 지속되고 있음을 보여준다는 지적이다. 이란의 이번 조치는 국제 해상 교통의 자유 원칙과 충돌할 가능성이 있는 만큼, 향후 관련국 간 외교적 마찰로 이어질 수 있어 주목된다다. 여기다 실제로 선박 운항에 제약이 발생할 경우 국제 유가와 보험료 상승 등 경제적 파급 효과도 배제할 수 없다고 WSJ은 내다봤다. 2026년 5월4일(현지시간) 이란 반다르 아바스 인근 호즈무즈 해협에 선박이 정박해 있다. [사진=로이터 뉴스핌] dczoomin@newspim.com 2026-05-06 04:54
사진
민주, 오늘 차기 원내대표 선출 [서울=뉴스핌] 조승진 기자 = 더불어민주당이 6일 새 원내대표를 선출한다. 한병도 전 원내대표가 연임 도전을 선언하며 단독 입후보한 가운데, 사실상 추대 형식으로 연임에 성공할 것으로 전망된다. 민주당은 이날 오후 2시 서울 여의도 국회 본관에서 원내대표 선출 의원총회를 열고 신임 원내대표를 뽑는다. 이번 선거는 단독 후보로 등록한 한 전 원내대표에 대한 찬반 투표 형식으로 진행된다. 한병도 전 더불어민주당 원내대표. [사진=뉴스핌 DB] 원내대표 선거는 의원 투표 80%와 권리당원 투표 20%로 결정된다. 권리당원 투표는 지난 4일 오전 9시부터 5일 오후 6시까지 진행됐다. 3선 의원인 한 전 원내대표는 온건한 성품으로 여야를 가리지 않고 원만한 관계를 유지해온 인물로 평가된다. 한 전 원내대표는 전임 김병기 전 원내대표가 각종 의혹으로 자리에서 물러난 뒤, 지난 1월 실시된 보궐선거를 통해 선출됐다. 그는 김 전 원내대표의 남은 임기를 수행한 뒤, 지난달 21일 자리에서 물러나며 연임 도전을 공식 선언했다. chogiza@newspim.com 2026-05-06 06:00
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