초파리의 뇌를 직접 들여다보다

(Composite for illustration only: Brain activity data collected by Flyception superimposed on a photo of a fly. Credit: Takeo Katsuki, Kavli Institute for Brain and Mind at UC San Diego )

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 초파리는 키우기가 쉽고 여러 가지 연구에 유용한 특징을 가지고 있어 유전학 연구를 비롯한 여러 생물학 연구에 널리 사용되는 곤충입니다. 물론 실험용으로 사육되는 초파리 (Drosophila melanogaster)​에게는 좋은 이야기가 아니겠지만, 인류를 위해서 적지 않은 기여를 한 동물이죠.

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 초파리 동물 모델은 뇌를 연구하는 과학자들에게도 널리 사용됩니다. 초파리의 뇌는 역시 동물 모델로 많이 사용되는 예쁜꼬마 선충(C. elegans)보다 복잡해 10만 개의 뉴런을 가지고 있으며 다양한 인지, 행동 반응을 볼 수 있습니다. 따라서 인간이나 다른 복잡한 포유동물의 뇌에 비해 연구가 훨씬 수월합니다.

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 캘리포니아 대학 카블리 뇌 및 정신 연구소 (Kavli Institute for Brain and Mind at the University of California San Diego)의 과학자들은 ​초파리의 뇌를 글자 그대로 직접 들여다볼 수 있는 방법을 개발해 저널 Nature Methods에 발표했습니다.

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 연구팀은 초파리의 머리 부분을 수술해서 뇌를 개방시킨 다음 투명한 물질로 덮어 이를 초당 1000프레임에 달하는 고속 카메라로 촬영했습니다. 과거에서 초파리의 뇌를 해부해서 연구하는 일은 많았지만, 살아있는 상태에서 직접 관찰하는 일은 쉽지 않았습니다. 이번 연구에서도 연구팀은 작은 소금 알갱이만한 부분을 외과적으로 수술하는 경이적인 손기술을 보여줬습니다.

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(At left, surgically created imaging window on the fruit fly head. Credit: Takeo Katsuki, Kavli Institute for Brain and Mind at UC San Diego )

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 하지만 살아있는 상태에서 뇌를 관찰한다고 해도 실제로 뇌의 활동을 바로 볼 수 있는 것은 아닙니다. 따라서 연구팀은 초파리의 위치를 추적해서 이를 관측하는 특수한 카메라 및 뇌의 활동을 볼 수 있는 fMRI scanner를 연동시켜 초파리가 살아있는 상태에서 뇌의 활동을 연구할 수 있는 방법을 개발했습니다.

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 다시말해 초파리의 행동이나 수면에 따른 뇌활동의 변화를 살아있는 상태에서 연구할 수 있게 된 것이빈다. 이는 앞으로 뇌과학 연구에서 많은 도움이 될 것으로 기대됩니다.

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 확실히 놀라운 과학적 성과이긴 하지만, 왠지 초파리가 불쌍해지는 것 같은 소식이기도 하네요.

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 참고

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​Dhruv Grover et al, Flyception: imaging brain activity in freely walking fruit flies, Nature Methods(2016). DOI: 10.1038/nmeth.3866

http://phys.org/news/2016-05-peek-brain-freely-fruit.html#jCp