'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. 다목적실용위성 6호·누리호 5호 발사 앞둔 항우연 가 보니
  2. 대전지검 검사 24명 공석 등 검찰 인력유출 심각…기소사건도 2년새 43% 감소
  3. 대전안전공업 화재, 본격 원인조사 위한 철거시작
  4. 고유가 '직격탄' 교육현장 긴급 지원… 숨통 트이나
  5. “아파트 옮겼으니 퇴직금 없다”… 경비노동자 울리는 용역구조
  1. "통합대학 교명 추천 받아요"…충남대·공주대 새 간판 달까?
  2. 대전교육청 2026년 공무직 채용 평균 경쟁률 6.61 대 1… 조리실무사 '최저'
  3. ‘초단기 계약, 임금 꼼수’…아파트경비원 처우 개선 촉구
  4. ‘3칸 굴절차량’ 실제 도로주행도 무난히 통과
  5. 고유가 피해지원금 취약계층부터 지급 시작

헤드라인 뉴스


안전공업 참사 39일만에 철거… 발화점 감식까진 시간 걸릴 듯

안전공업 참사 39일만에 철거… 발화점 감식까진 시간 걸릴 듯

74명의 사상자가 발생한 대전 안전공업 화재 현장에서 사고 원인 규명을 위한 철거 작업이 시작됐다. 참사 발생 39일 만이다. 다만 아직 붕괴 위험이 남아 있는 데다 차량 100여 대를 반출해야 하는 만큼, 발화 추정 지점 등에 대한 본격적인 합동감식까지는 상당한 시간이 더 걸릴 전망이다. 28일 대전고용노동청과 경찰, 소방당국 등에 따르면 이날 오전 8시께부터 대덕구 문평동 안전공업 공장 동관 일대에서 철거 작업이 진행됐다. 이날 작업은 동관 옥상 주차장에 남아 있던 차량을 공장 밖으로 반출하는 작업부터 시작됐다. 철거업체는 위험..

대전 천변도시고속화도로 전면 개통… 시공한 원평종합건설 눈길
대전 천변도시고속화도로 전면 개통… 시공한 원평종합건설 눈길

한 달가량 통제됐던 대전 천변도시고속화도로가 전면 개통되면서 공사를 진행한 (주)원평종합건설에 관심이 쏠리고 있다. 해당 공사는 원촌육교 진입 램프 구간 보강토 옹벽의 지하 침하와 배부름 현상으로 보수·보강 형태로 진행됐으며, 개통 시점까지 앞당기면서 시민 불편을 최소화했다는 평가를 받고 있다. 28일 대전시에 따르면 3월 30일 통제됐던 원촌육교 일원 보강토 옹벽 공사가 마무리되면서 이날 오후 5시를 기해 천변도시고속화도로 전면 개통이 이뤄졌다. 당초 개통 시점은 5월 1일로 예정됐지만, 공사를 신속하게 마무리하면서 3일 앞당겨..

[6·3 지방선거, 충청의 내일을 묻다] 말로만 균형발전…더 쪼그라든 지역
[6·3 지방선거, 충청의 내일을 묻다] 말로만 균형발전…더 쪼그라든 지역

6월 3일 지방선거를 앞두고 여야는 최대격전지이자 민심 바로미터인 충청 민심 잡기에 골몰하고 있다. 정치권은 선거철마다 지역 현안의 장밋빛 청사진을 제시하며 충청의 표를 애걸한다. 광역교통망 구축과 국가사업 유치, 대전교도소 이전, 원도심 활성화, 청년 유출 대응 등이 그것이다. 하지만, 선거가 끝나면 여러 국정 현안에 우선순위가 밀리면서 흐지부지 되기 일쑤다. 지역 미래 성장동력 확충을 위한 주요 현안 상당수가 이처럼 해법을 찾지 못한 채 표류하고 있는 것이다. 이에 중도일보는 충청의 명운이 달린 6.3 지방선거를 30여 일 앞두..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘74명 사상’ 안전공업 건물 철거 돌입…현장감식 병행 ‘74명 사상’ 안전공업 건물 철거 돌입…현장감식 병행

  • 이재명 대통령, 충무공 이순신 장군 탄신 제481주년 기념다례 참석 이재명 대통령, 충무공 이순신 장군 탄신 제481주년 기념다례 참석

  • 지방선거 사전투표 제1차 모의시험 지방선거 사전투표 제1차 모의시험

  • 고유가 피해지원금 취약계층부터 지급 시작 고유가 피해지원금 취약계층부터 지급 시작