'절개 없이 신경망 고해상도로 관찰'… IBS, 초고속 홀로그램 현미경 개발

  • 경제/과학
  • IT/과학

'절개 없이 신경망 고해상도로 관찰'… IBS, 초고속 홀로그램 현미경 개발

초당 500장 데이터 획득 가능
파면왜곡 보정 성능 100배 향상
"기존 광학 현미경 한계 극복"

  • 승인 2019-08-01 16:29
  • 김성현 기자김성현 기자
noname01
IBS가 개발한 초고속 홀로그램 현미경
절개수술 없이 살아있는 생물체의 신경망까지 고해상도로 관찰할 수 있는 초고속 홀로그램 현미경이 개발됐다.

기초과학연구원(IBS)은 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장 연구팀이 영상 획득 속도를 비약적으로 향상시킨 초고속 홀로그램 현미경을 개발했다고 1일 밝혔다.

생체조직은 복잡한 구조로 인해 현미경으로도 그 내부를 관찰하기 어렵다. 빛이 다양한 세포들에 부딪히며 파면이 왜곡되기 때문이다. 이런 파면 왜곡 현상으로 인해 생체조직 내부 깊은 곳까지 관찰하기 어렵다는 일반 광학현미경의 한계를 극복하기 위해 홀로그램 현미경이 등장했다.

고심도 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 파면 왜곡을 극복하기 위해 파면을 측정하고 제어하는 일을 하드웨어적으로 반복해야 했기 때문에 영상획득 속도가 느려 살아있는 동물의 관찰에 적용하긴 어렵다는 한계가 있었다.

이에 연구진은 물체광과 참조광을 동조시키는 방식으로 기존보다 데이터 획득 속도를 수십 배 이상 향상시킨 초고속 홀로그램 현미경을 개발했다. 초당 10장 정도의 이미지를 획득하는 기존 기술과 달리, 연구진이 개발한 현미경은 초당 500장 정도의 데이터를 획득할 수 있다. 또 파면을 측정하고 제어하는 반복적인 하드웨어 처리과정 없이도 초점의 광신호를 백배 이상 증가시킬 수 있다. 파면 왜곡을 보정하는 성능이 백배 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 있었다. 제브라피쉬가 성장할수록 후뇌부를 덮는 부위에 비늘이 두껍게 형성돼 내부를 파악하기 어려웠기 때문이다. 이에 반해 이번에 개발된 기술은 수 주 이상 성장한 제브라피쉬에서 비표지 방식으로 중추신경계의 신경망 영상을 고해상도로 획득할 수 있다.

최원식 부연구단장은 "기존 광학 현미경 기술의 깊이 한계를 한 단계 뛰어넘은 것"이라며 "이 기술이 향후 뇌신경과학뿐 아니라 다양한 의·생명 융합 연구와 정밀 측정이 필요한 산업분야에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
김성현 기자 larczard@

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 충남교육청평생교육원, '전 직원 청렴다짐대회' 개최
  2. 천안직산도서관, 6월 북플렉스 '우리는 꼭 읽어주는 거야' 운영
  3. 천안시청소년복합커뮤니티센터, 대한민국청소년박람회서 성평등가족부장관상 수상
  4. 천안시청 김태기 선수, 철인3종 아시안게임 국가대표 최종 선발
  5. 천안법원, 아산서 천안까지 음주운전 혐의 50대 남성 징역형
  1. [박현경골프아카데미]레슨 프로들이 말하는 캐디를 내편으로 만드는 방법
  2. [중도일보-세종선관위 공동기획 '지방선거 포커스⑧'] 개표소 설비상황 점검
  3. 김정규 타이어뱅크 회장 파기환송심서 징역 3년 선고
  4. "내가 총장후보 적임자" KAIST 새 총장 선임절차 '속도'
  5. [프리즘] 견마지로(犬馬之勞)의 현대적 해석과 성과급 문제

헤드라인 뉴스


이제는 `23대 총선` 앞으로… 6·3 지선 충청권력 구도 개편

이제는 '23대 총선' 앞으로… 6·3 지선 충청권력 구도 개편

제9회 전국동시지방선거가 3일 막을 내리면서 충청 정가의 관심은 23대 국회의원 선거로 옮겨가고 있다. 다음 총선은 시기상조라는 관측도 있으나, 이번 지방선거 성적표를 받아든 여야 각 정당과 출마를 준비하는 인사들은 나름의 분석과 셈법 계산에 들어갔다. 금강벨트의 지방권력과 헤게모니를 쥐기 위한 23대 총선 경쟁이 어떻게 전개될지 주목된다. 이번 6·3 지방선거가 끝나면서 지역 정치권 시선은 23대 총선을 향하는 중이다. 물론 이번 지선에서 여야가 전략지인 금강벨트를 놓고 격렬하게 맞붙은 만큼 당분간 소강상태가 이어질 것이란 관측도..

[숏폼영상] 허태정, 4년 만에 대전시장 복귀… 시민 선택 받았다
[숏폼영상] 허태정, 4년 만에 대전시장 복귀… 시민 선택 받았다

제9회 전국동시지방선거 대전시장 선거에서 더불어민주당 허태정 후보의 당선이 확실시됐습니다.이날 허태정 선거캠프에는 지지자와 당 관계자, 선거운동원, 취재진 등이 대거 모여 개표 상황을 지켜봤습니다. 캠프 내부에는 개표 결과를 기다리는 긴장감이 감돌았지만, 시간이 흐를수록 허 후보의 우세가 이어지면서 참석자들의 기대감도 점차 높아졌습니다.당선이 확실하다는 소식이 전해지자 캠프는 순식간에 환호성으로 가득 찼습니다. 지지자들은 자리에서 일어나 박수를 치며 서로를 끌어안았고, 곳곳에서 "허태정"을 연호하는 목소리가 터져 나왔습니다.캠프에..

[한화에어로 참사] 세 번의 폭발 사고, 젊은 노동자 희생도 반복됐다
[한화에어로 참사] 세 번의 폭발 사고, 젊은 노동자 희생도 반복됐다

한화에어로스페이스 대전사업장에서 2018년과 2019년에 이어 올해까지 세 차례 폭발 사고가 반복된 가운데, 희생자 상당수가 20대 노동자였던 것으로 확인됐다. 방산 제조 현장의 사망사고가 되풀이되는 동안 그 피해는 생산 현장에 투입된 젊은 노동자들에게 집중됐다. 3일 과거 한화에어로스페이스 사망사고 판결문 등을 종합한 결과, 2018년과 2019년, 2026년 세 차례 폭발 사고로 숨진 근로자 13명 가운데 8명이 20대였다. 전체 사망자의 60%가 넘는다. 여기에 올해 사고에서 전신 화상을 입은 중상자 1명도 20대인 것으로 파..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 허태정 대전시장 후보 당선 ‘확실’ 허태정 대전시장 후보 당선 ‘확실’

  • 분주한 개표소 분주한 개표소

  • 출구조사에 ‘엇갈리는 희비’ 출구조사에 ‘엇갈리는 희비’

  • ‘아기 안고, 목발 짚고’…한표의 소중함 ‘아기 안고, 목발 짚고’…한표의 소중함