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 파라오 슬롯 그리고 기존 현미경의 해상도를 증대시키는 초고해상도 파라오 슬롯을 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 파라오 슬롯 개발 • 융합 뇌 광학 이미징 파라오 슬롯 확보 및 활용 - 마우스 뇌 전체의 신경세포를 4일 이내 촬영할 수 있는 광학 영상시스템 파라오 슬롯 확보 - 뇌 신경 네트워크 및 생체조직의 분자수준 연구에 활용 - 3차원 고해상도 생체조직 이미징 원천파라오 슬롯 확보 □ 연구개발성과의 활용계획(기대효과) • 활용계획 및 기대효과 - 뇌 지도 연구에 활용하여 뇌 기능 및 병변의 분자 기전 연구에 기여 - 각종 인프라의 특허화, 파라오 슬롯이전, 고해상도 고속 융합 이미징 파라오 슬롯의 상용화, 부가가치 창출 - 뇌과학, 생물공학, 광학, 전자/컴퓨터 공학 등의 융합적 프로젝트를 통한 원천파라오 슬롯 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) |