KIST, 뇌 신경세포 실시간 확인 센서 개발
뇌의 정보 전달 활동을 눈으로 실시간 확인할 수 있는 형광전압센서가 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 기능커넥토믹스연구단 브래들리 베이커 박사팀은 빛을 통해 뇌 활동을 실시간 측정할 수 있는 형광전압센서를 개발했다고 8일 밝혔다.
뇌 신경세포는 전기적 자극 또는 신경전달 물질에 의해 세포막 이온 투과도가 바뀌고 이때 전압의 +극과 -극이 뒤바뀌는 역전현상인 활동전위가 일어난다. 1∼2밀리초(1밀리초=1000분의 1초)로 빠르게 일어나는 활동전위는 냄새·소리·운동 등 뇌를 통해 일어나는 모든 반응을 전달하는 매개체라 뇌 연구에서는 필수적이다.
연구팀은 활동전위와 같은 뇌의 전기적 활동을 광학적 신호로 바꾸기 위해 유전적으로 변형된 형광단백질 전압센서를 개발했다. 이를 통해 측정한 광학적 신호가 산봉우리 모양을 닮아 센서 명칭은 '봉우리(Bongwoori)'로 명명했다.
봉우리는 8밀리초 단위로 활동전위를 측정할 수 있어 기존의 센서(40밀리초)보다 시간 해상도를 5배나 향상됐다. 또 60㎐(1초에 60번) 발화되는 활동전위를 측정할 수 있어 일반적인 세포의 발화(50∼60㎐)를 포함해 대부분의 세포 신경전달 상태를 파악할 수 있다.
베이커 박사는 "하나의 신경회로 또는 수천개 신경회로를 한눈에 실시간으로 보고, 이전에 볼 수 없었던 기능적 뇌 활성지도를 제작할 수 있게 됐다"며 "미래에는 정상과 비정상인 뇌 변화를 확인하고, 이를 통해 질병의 근본적인 원인을 파악해 자폐증과 같은 뇌질환의 원인 규명과 치료제 개발에 이용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지인 '신경학저널(Journal of Neuroscience)' 7일자에 게재됐다.
허우영기자 yenny@
뇌 신경세포는 전기적 자극 또는 신경전달 물질에 의해 세포막 이온 투과도가 바뀌고 이때 전압의 +극과 -극이 뒤바뀌는 역전현상인 활동전위가 일어난다. 1∼2밀리초(1밀리초=1000분의 1초)로 빠르게 일어나는 활동전위는 냄새·소리·운동 등 뇌를 통해 일어나는 모든 반응을 전달하는 매개체라 뇌 연구에서는 필수적이다.
연구팀은 활동전위와 같은 뇌의 전기적 활동을 광학적 신호로 바꾸기 위해 유전적으로 변형된 형광단백질 전압센서를 개발했다. 이를 통해 측정한 광학적 신호가 산봉우리 모양을 닮아 센서 명칭은 '봉우리(Bongwoori)'로 명명했다.
봉우리는 8밀리초 단위로 활동전위를 측정할 수 있어 기존의 센서(40밀리초)보다 시간 해상도를 5배나 향상됐다. 또 60㎐(1초에 60번) 발화되는 활동전위를 측정할 수 있어 일반적인 세포의 발화(50∼60㎐)를 포함해 대부분의 세포 신경전달 상태를 파악할 수 있다.
베이커 박사는 "하나의 신경회로 또는 수천개 신경회로를 한눈에 실시간으로 보고, 이전에 볼 수 없었던 기능적 뇌 활성지도를 제작할 수 있게 됐다"며 "미래에는 정상과 비정상인 뇌 변화를 확인하고, 이를 통해 질병의 근본적인 원인을 파악해 자폐증과 같은 뇌질환의 원인 규명과 치료제 개발에 이용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지인 '신경학저널(Journal of Neuroscience)' 7일자에 게재됐다.
허우영기자 yenny@
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