기본 콘텐츠로 건너뛰기

역대 가장 상세한 쥐의 뇌 지도를 작성하다.



(The MouseLight team is mapping neurons in the mouse brain, revealing just how complex the brain's wiring really is. Credit: MouseLight/Janelia Research Campus)


 다수의 뉴런이 모여 복잡한 환경을 인지하고 그에 맞게 행동하는 것은 자연의 신비 가운데 하나입니다. 특히 인간처럼 고도의 인지 능력과 사고력를 지닌 생명체가 존재한다는 것은 더 놀라운 일입니다. 그 구체적인 기전을 밝히기 위해 과학자들은 인간은 물론 더 단순한 실험 동물의 뇌와 신경을 끊임없이 연구해 왔습니다. 하지만 아직 가장 단순한 동물의 신경계도 완전히 파악하지 못한 것이 현실입니다. 그러나 진보는 쉬지 않고 이뤄지고 있습니다. 


 하워드 휴이 의학 연구소 (Howard Hughes Medical Institute's Janelia Research Campus)의 과학자들은 포유류 실험 동물로 가장 널리 쓰이는 쥐의 뉴런 1000개를 포함한 연결 지도를 만들었습니다. 물론 작은 쥐의 뇌도 7천만개의 뉴런을 지니고 있기 때문에 이는 극히 일부에 불과하지만, 하나의 뉴런이 여러 개의 시냅스로 연결된다는 점을 생각하면 매우 복잡한 연결 지도를 만든 것입니다. 사실 이 지도는 무려 80m 에 달하는 통로를 시각화 한 것입니다. 이 연구 프로젝트는 마우스라이트 프로젝트(MouseLight Project)로 명명됐으며 현재도 계속 새로운 지도를 추가하고 있습니다. 




(동영상) 



 연구팀은 2년전 300개의 뉴런의 연결 지도를 만든 후 각 뉴런의 활동성과 양결을 알아낼 수 있는 고해상도 이미지 2만개를 레고 블록처럼 연결해 이 지도를 완성했습니다. 물론 사람이 수작업으로 할수는 없고 컴퓨터 알고리즘이 그 역할을 담당했습니다. 연구팀은 이 방법으로 뉴런 지도를 10만개까지 늘려 쥐의 신경 구조를 어느 정도 상세히 파악할 수 있기를 기대하고 있습니다. 


 아직 먼 미래의 일이 되겠지만, 언젠가 사람의 뇌 역시 정밀한 지도를 작성해 뉴런 단위에서 작동 원리를 밝힐 수 있을 것으로 생각합니다. 


 참고 


Johan Winnubst, Erhan Bas, Tiago A. Ferreira, Zhuhao Wu, Michael N. Economo, Patrick Edson, Ben J. Arthur, Christopher Bruns, Konrad Rokicki, David Schauder, Donald J. Olbris, Sean D. Murphy, David G. Ackerman, Cameron Arshadi, Perry Baldwin, Regina Blake, Ahmad Elsayed, Mashtura Hasan, Daniel Ramirez, Bruno Dos Santos, Monet Weldon, Amina Zafar, Joshua T. Dudmann, Charles R. Gerfen, Adam W. Hantman, Wyatt Korff, Scott M. Sternson, Nelson Spruston, Karel Svoboda, Jayaram Chandrashekar, "Reconstruction of 1,000 projection neurons reveals new cell types and organization of long-range connectivity in the mouse brain." Cell. Published online September 5, 2019. DOI: 10.1016/j.cell.2019.07.042

댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...