[CBC뉴스] 신경과학 분야에 혁신적인 돌파구가 열렸다. 150여 명의 과학자들로 구성된 MICrONS 컨소시엄이 7년간의 연구 끝에 생쥐의 뇌세포 구조와 연결을 보여주는 고해상도 배선 지도를 완성했다. 이 연구 결과는 세계적인 과학 저널 네이처(Nature)와 그 자매 학술지에 걸쳐 총 10편의 논문으로 발표되며, 신경과학의 분수령으로 평가받고 있다.

이 연구를 이끈 미 국가정보국장실(ODNI) 산하 정보고등연구기획청(IARPA)의 데이비드 마코위츠 박사는 "이번 연구는 인간 게놈 프로젝트(HGP)에 비견될 만큼 혁신적"이라며, "신경 구조와 기능 간의 관계를 이해할 수 있는 새로운 플랫폼을 구축했다"고 밝혔다. 이는 뇌 연구를 뇌 전체 수준으로 확장할 수 있는 발판을 마련했다는 평가를 받는다.

이번에 공개된 고해상도 뇌 배선 지도는 생쥐의 시각피질 1㎣ 크기의 조직을 분석한 것으로, 약 20만 개의 세포와 8만4천여 개의 신경세포(뉴런), 5억 개의 시냅스, 그리고 5.4㎞ 길이의 신경 연결망 정보를 포함하고 있다. 이러한 데이터는 뉴런의 활성화와 세포 연결성 간의 상호작용을 통해 인지 기능이 어떻게 작동하는지를 이해하는 데 중요한 기초 자료가 된다.

이 연구는 베일러의대, 앨런 뇌과학 연구소, 프린스턴대 등 여러 연구팀의 협력으로 이루어졌다. 베일러의대 연구팀은 영상 이미지를 보면서 쳇바퀴에서 달리는 생쥐의 뇌 시각피질에 있는 뉴런의 활동을 기록했다. 이 생쥐는 뉴런이 활성화될 때 형광단백질이 발현되도록 유전자가 조작된 상태였다. 이어 앨런 뇌과학 연구소는 시각피질의 뇌 조직을 떼어내어 전자현미경을 통해 고해상도로 촬영했다. 마지막으로, 프린스턴대 연구팀은 인공지능과 머신러닝을 사용해 세포와 연결을 3D로 재구성하고, 뉴런 활성화 데이터를 매칭했다.

연구팀은 "이 지도는 뇌의 형태와 기능을 이해하는 데 중대한 기여를 할 것"이라며, "알츠하이머병, 파킨슨병, 조현병 같은 신경질환 연구에도 중요한 영향을 미칠 수 있다"고 전했다. 하버드대의 마리엘라 D. 페트코바 박사팀은 "이번 연구는 포유류 뇌의 작은 영역을 보여주지만, 살아 있는 뇌 구조와 신경 활동을 연결한 가장 포괄적인 데이터세트"라며 "향후 신경과학 발견을 위한 소중한 공동자원이 될 것"이라고 강조했다.

이러한 연구 결과는 신경과학 연구자들에게 새로운 가능성을 열어주며, 뇌와 관련된 다양한 질환의 이해와 치료법 개발에도 기여할 것으로 기대된다. MICrONS 컨소시엄의 성과는 신경과학 분야의 새로운 지평을 여는 데 중요한 역할을 할 것이다.

◆ 출처 : Nature, Nuno Maçarico da Costa et al., 'Functional connectomics spanning multiple areas of mouse visual cortex'

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▮ CBC뉴스ㅣCBCNEWS 하영수 기자