살아있는 쥐의 뇌 내부를 고해상도로 쵤영했다. 왼쪽은 뉴런의 구조를 나타내며 오른쪽에는 뇌 내부의 면역세포인 미세아교세포의 분포를 나타낸다. /사진제공=UNIST살아 있는 생물의 뇌 속 깊이 분포한 신경세포를 살펴볼 수 있는 ‘광학 현미경 기술’이 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST) 생명과학부의 박정훈 교수는 미국 퍼듀대 멍추이 교수팀과 공동으로 ‘다개구 보정광학 현미경’을 개발했다고 17일 밝혔다. 이 현미경을 이용하면 살아 있는 쥐의 뇌 속 신경세포와 혈관 등 생체 내부 깊숙한 곳을 고해상도로 들여다볼 수 있다.
생체조직을 이루는 세포는 지질이나 단백질 등 다양한 물질로 이뤄진다. 광학 현미경은 세포와 같은 미세한 물체를 빛으로 비춰 상을 확대해 미세한 부분까지 관찰할 수 있게 도와준다. 빛의 경로는 이들 물질의 경계면마다 달라진다. 따라서 입사된 빛이 무작위적으로 퍼져버려(복수산란) 고해상도 이미지를 얻지 못한다.
이런 한계를 극복하기 위해 박정훈 교수팀은 생체조직에서 왜곡되는 ‘빛의 파면’을 조절해 복수산란을 상쇄시킬 기술을 개발했다. 박 교수는 “빛이 입사되는 파면 모양을 특수하게 설계하면 복수산란으로 일그러진 빛의 경로를 바로잡을 수 있다”고 말했다. 광학 현미경에서 빛을 특정 경로로 나아가도록 설계하면 빛의 모든 성분들이 목표지점에서 보강 간섭을 이뤄 고해상도 이미지를 얻을 수 있다는 설명이다.
박 교수는 “뇌 활동을 이해하려면 넓은 영역에 분포된 뇌세포 사이에서 역동적인 연결 관계를 직접 봐야 한다”며 “이번 기술로 뇌뿐 아니라 살아 있는 생체조직 깊숙이 고해상도로 실시간 관찰할 수 있는 창이 생긴 셈”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 생화학 연구방법 분야에서 세계적인 권위를 갖는 ‘네이처 메소드’ 9일자에 실렸다.
박정훈 울산과학기술원 생명과학부 교수/사진제공=UNIST
