[뉴스웍스=백진호 기자] 최원식(고려대 물리학과 교수) 기초과학연구원(IBS) 분자분광학 및 동력학 연구단 부연구단장과 김문석 가톨릭대 교수, 최명환 서울대 공동 연구팀이 살아 있는 쥐의 두개골을 절개하지 않고도 뇌의 신경망을 3D 고해상도로 관찰하는 '홀로그램 현미경'을 개발했다.

30일 IBS에 따르면 연구팀은 빛과 물질의 상호작용을 정량화해 더 깊은 곳까지 관찰하는 고심도 3차원 시분해 홀로그램 현미경을 개발했다. 다양한 각도로 빛을 넣어도 비슷한 반사파형을 발산하는 단일 산란파의 특성을 활용해 단일 산란파만 선별하는 방법을 고안했다. 이는 매질의 고유 모드를 분석하는 수치 연산으로 빛의 파면 사이에서 보강 간섭을 높이는 공명 상태를 발견하는 방법이다. 이 방법으로 뇌 신경망에 기존보다 80배 많은 빛을 모으고, 불필요한 신호를 제거해 단일 산란파의 비율을 수십 배 증가시켰다.

연구진은 기존 기술로 관찰할 수 없었던 깊이에서 빛의 파면 왜곡을 보정했다. 쥐의 두개골을 절개하지 않고도 가시광선 대역의 레이저로 형광 표지 없이 두개골 밑에 존재하는 뇌 신경망 영상을 고해상도로 파악했다.

연구팀의 김문석 교수와 조용현 박사는 "기초 원리에서부터 쥐 두개골 속 신경망을 관찰하기까지 물리·생명·뇌과학 인재들과 함께 연구하며 뇌신경 영상융합기술의 새로운 길을 열었다"고 말했다. 최원식 부연구단장은 "오랫동안 연구해왔던 물리적 원리를 응용한 고심도 생체영상기술은 광학 현미경영상기술 발전에 크게 기여할 것"이라며 “뇌신경과학을 포함해 의·생명 융합 연구처럼 정밀 측정이 필요한 분야에서 파급 효과를 발휘할 것"이라고 기대했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴스' 7월 28일자 온라인 판에 게재됐다.