[디지털머니=김진욱 기자] 뇌의 신비에 한층 더 다가설 수 있는 기술이 한국 연구진에 의해 개발됐다. 뇌 신경세포의 2차원 이미지로 3차원의 정확한 위치 파악하는 기술이 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 8일 바이오 및 뇌공학과 백세범 교수 연구팀이 실험용 쥐의 뇌 절편 영상을 자동으로 보정하고 규격화해 신경세포의 3차원 분포정보를 정확하게 얻을 수 있는 분석 기술을 개발했다고 밝혔다.

쥐의 뇌 신경세포 분포 연구를 위해 이를 영상화해야 한다. 이때 단백질에 형광물질을 붙인 뒤 뇌 전편을 얻어 영상을 분석해왔다. 문제는 형광 발현 신경세포 분포를 육안으로 관측해 연구마다 객관성이 떨어졌다.

이 기술은 실험자의 경험에 의존하던 기존 분석 방식의 문제점을 해결해 준다. 여러 개체에서 얻은 뇌 이미지를 표준 3차원 지도상에서 비교 분석할 수 있다. 기존 개체별 분석에서는 관측하기 힘든 뇌세포 간 상호 연결 형태의 정확한 공간적 분포를 발견할 수 있다.

백 교수 연구팀은 미국의 앨런 브레인 아틀라스 프로젝트에서 제공한 쥐 두뇌의 3차원 표준 데이터에 기반해 임의의 각도에서 잘라낸 뇌 절편 이미지들을 SURF(Speeded Up Robust Feature Points) 특징점과 HOG(Histogram of Oriented Gradients descriptor) 형상 기술자를 이용해 데이터베이스와 비교했다.

그 결과 실험에서 얻은 뇌 이미지와 가장 잘 일치하는 데이터베이스의 3차원 위치를 100마이크로미터(μm), 1도 이내 오차로 찾아낼 수 있었다. 연구팀은 이를 기반으로 평면 뇌 이미지 위치정보를 3차원 공간에 정확하게 표시할 수 있었다. 여러 개체에서 얻은 신경세포를 3차원 공간에 투영해 분석할 수 있다는 사실도 확인했다.

뇌의 단면 영상만으로 실제 뇌 속 위치를 정확하게 파악할 수 있는 입체 영상이 개발된 것이다.

이 기술을 활용하면 뇌 슬라이스 이미지를 이용해 신경세포의 3차원 위치를 뇌 전체에서 자동적으로 계산할 수 있다. 기존 방법으로는 분석하기 어려운 수천, 수만 개 신경세포들의 정확한 뇌 내 분포 위치 및 상대적 공간 배열을 한 번에 분석 가능해졌다.

백세범 교수는 "이번 연구를 통해 개발된 기술은 형광 뇌 이미지를 이용하는 모든 연구에 바로 적용할 수 있을 뿐만 아니라 그 밖에 다양한 종류의 이미지 데이터에도 광범위하게 적용 가능하다ˮ면서 "향후 쥐의 뇌 슬라이스를 이용하는 다양한 분석에 표준적인 기법으로 자리 잡을 수 있을 것으로 기대된다ˮ고 말했다. 

디지털머니 김지성 기자 nugi71@gmail.com 김지성 기자의 기사 더보기

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