| 초록 |
□ 연구의 목적 및 내용 • 뇌 신경세포의 네트워크 영상화는 기능적 뇌회로의 이해에 필수적임. 본 연구에서는 투명화 된 마우스 뇌 전반에 대한 고해상도 분자영상을 위하여 고속 3차원 형광현미경 기반 시스템을 개발하고 이를 활용하여 뇌 신경 네트워크 영상을 획득함. 형광현미경으로는 빛 시트 직교 현미경 (light sheet orthogonal microscopy, LSOM)과 빛 시트 세타 현미경 (light sheet theta microscopy, LSTM)을 개발하고 이를 결합하여 뇌 전체를 촬영할 수 있는 시스템을 완성함. 개발된 영상시스템을 활용, 4일 이내에 뇌 신경 네트워크 정보를 획득함을 목표로 함. 고해상도 신경 네트워크 분석 소프트웨어와 연동하여 마우스 뇌에서 특정 신경세포의 네트워크를 추적하면서 영상을 획득하는 기술 그리고 기존 현미경의 해상도를 증대시키는 초고해상도 기술을 개발하고 적용하고자 함. □ 연구개발성과 • 마우스 뇌 전체에 대한 고속/ 초고해상도 영상을 위한 고속 3차원 형광현미경 개발 - 대면적 마우스 뇌의 고속 영상을 위한 빛 시트 직교 현미경 (LSOM) 개발: 1 um 해상도, 1 mm × 1 mm 촬영범위, 2 mm 촬영깊이, 30 frames/s 촬영속도, 1um × 1um × 2um 해상도. - 대면적 마우스 뇌의 고속 영상을 위한 빛 시트 세타 현미경 (LSTM) 개발: cellular-level 해상도, 1 mm × 0.5 mm 촬영범위, 0.2 mm 촬영깊이 • 시스템 성능 분석 및 최적화 후, 투명화 된 뇌 전체의 신경세포 영상 획득 - 투명화 된 마우스 뇌 전체 영상화를 시도 • 마우스 뇌의 신경 네트워크 추적 및 초고해상도 영상을 위한 소프트웨어+ 하드웨어 통합 시스템 개발 - 고속/ 초고해상도 빛 시트 형광 현미경 기술 개발 • 융합 뇌 광학 이미징 기술 확보 및 활용 - 마우스 뇌 전체의 신경세포를 4일 이내 촬영할 수 있는 광학 영상시스템 기술 확보 - 뇌 신경 네트워크 및 생체조직의 분자수준 연구에 활용 - 3차원 고해상도 생체조직 이미징 원천기술 확보 □ 연구개발성과의 활용계획(기대효과) • 활용계획 및 기대효과 - 뇌 지도 연구에 활용하여 뇌 기능 및 병변의 분자 기전 연구에 기여 - 각종 인프라의 특허화, 기술이전, 고해상도 고속 융합 이미징 기술의 상용화, 부가가치 창출 - 뇌과학, 생물공학, 광학, 전자/컴퓨터 공학 등의 융합적 프로젝트를 통한 원천기술 개발 및 확보 - 후속 연구의 확대, 우수 연구 분야 및 인력 배출 • 연구종료 후 예상 성과 - 뇌 과학, 바이오 산업에의 경제적 파급효과 - 샘플의 전수 세포검사를 통한 샘플링 에러 최소화, 검사의 정밀도/ 정확도 향상을 통한 조직 병리 진단에 획기적인 기여 (출처 : 요약문 4p) |
