기초과학연구원(IBS)이 두개골 훼손 없이 뇌 내 신경망을 관찰할 수 있는 현미경을 개발했다.

IBS 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장 연구팀이 개발한 반사행렬 현미경은 빛의 초점에서만 신호를 획득하는 것이 아닌 초점으로부터 산란된 모든 빛을 측정하도록 설계됐다.

빛이 생체 조직을 투과할 때 직진광과 산란광이라는 두 종류의 빛이 생겨난다. 직진광은 생체 조직 영향 없이 직진하는 빛이며 산란광은 세포나 세포소기관에 의해 진행방향이 무작위로 굴절된 빛이다.

뼈 조직은 내부에 미세한 구조들이 많아 빛의 산란이 심해 현미경 이미지가 크게 왜곡되고 구조를 알아보기 어려웠다.

이에 연구진은 독자적으로 개발한 알고리즘을 적용, 직진광만을 선택적으로 추출했다.

연구진이 현미경에 반사행렬 시스템을 접목한 결과, 세계 최초로 쥐의 두개골 훼손 없이 신경세포의 수상돌기 가시(dendritic spine)의 고해상도 형광 이미지를 얻는 데 성공했다. 신경세포의 수상돌기 가시는 생물학적으로 매우 중요하지만, 그 구조가 미세해 기존 현미경 기술로는 두개골을 제거해야만 관찰 가능했다.

최원식 부연구단장은 “실제 의료현장에서 사용할 수 있도록 현미경을 소형화하고, 이미징 속도를 증가시키는 연구를 진행하고 있다”며 “광학 수차를 보정할 수 있는 방법을 더욱 발전시켜 빛의 산란 현상에 대한 이해를 확장하고, 질병의 실시간 조기 진단 등 의생명 분야 활용 범위를 넓혀나갈 것”이라고 밝혔다.

이성현 기자 다른기사 보기