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태아 뇌발달을 보여주는 3차원 아틀라스

 


(US-derived, normative atlas of the fetal brain with satisfactory growth and neurodevelopment up to 2 years of age. a, Summary of image processing steps for atlas construction. A 3D image of the fetal head is collected using an US probe and, after a series of image processing steps (including brain extraction, hemispheric separation and brain alignment), each weekly atlas template is constructed using groupwise registration. b, 3D + time atlas templates depicting the fetal brain at even gestational weeks for the axial (top), coronal (middle) and sagittal (bottom) views. c, Axial views of the fetal brain at 18 (A) and 24 (B) weeks' gestation. d, Kymograph showing the emergence and thickness changes of laminar tissues of the cerebral mantle at two locations (that is, the two gestational timepoints are marked by horizontal lines A and B). Horizontal lines in c correspond to the two cross-sectional locations of the kymograph: red at the level of the thalamus and postcentral gyrus; blue at the level of the ChP. IC, internal capsule; Th. thalamus; Pt. putamen; CB, cerebellum; SP, subplate; IZ, intermediate zone and VZ, ventricular zone (or germinal matrix). Credit: Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06630-3)

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전 세계 200명이 넘는 과학자들이 임신 14주에서 31주 서이 태아의 뇌발달을 보여주는 3차원 지도를 만드는데 성공했습니다. 옥스퍼드 대학의 과학자들이 이끄는 INTERGROWTH-21st 연구는 세계 8곳의 연구 기관에서 2,194명의 태아에서 얻은 2500개의 3D 초음파 데이터를 분석해 뇌의 발달을 이해하는 연구입니다.

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이번 연구에서는 14주에서 31주 사이 정상 태아의 뇌를 스캔해 얻은 3D 초음파 이미지를 인공지능을 이용해 다시 재구성해 MRI로 얻은 것 같은 고해상도 이미지를 얻어 3차원 아틀라스를 완성했습니다. 덕분에 언어 발달에 중요한 영역을 포함해 뇌의 각 부분이 어떻게 생성되고 발달하는지에 대한 레퍼런스 데이터를 확보할 수 있었습니다.

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연구의 리더인 아나 남부렛 교수(Professor Ana Namburete)에 따르면 이번 연구는 20주 이전 데이터가 거의 없었던 인간의 뇌 발달에 대해서 6주 정도 빈 자리를 채워주는 것으로 상당한 의미가 있습니다. 참고로 INTERGROWTH-21st 프로젝트는 2세까지 영유아의 뇌 발달을 연구하는 프로젝트로 태아기부터 언어를 배울 나이까지의 뇌의 발달을 이해하기 위한 연구입니다. 따라서 이 연구에 참가한 태아는 출생 후 2살까지 뇌발달이 정상이라는 점을 확인했기 때문에 모두 정상 태아의 발달로 볼 수 있습니다.

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3D 아틀라스만으로 당장에 뭔가 큰게 바뀌지는 않지만, 앞으로 발달 장애 및 자폐 스펙트럼 장애 같은 뇌의 장애와 이상을 연구하는데 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다. 개인적으로는 초음파로 이런 형태의 이미지를 만들 수 있다는 사실이 놀랍습니다. 이것 역시 인공지능이 알게 모르게 의학 부분에 혁신을 가져오는 사례일 것입니다.

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참고

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https://medicalxpress.com/news/2023-10-digital-atlas-human-fetal-brain.html

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Ana I. L. Namburete et al, Normative spatiotemporal fetal brain maturation with satisfactory development at 2 years, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06630-3

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