일본산업뉴스요약

뇌의 신경 활동을 ‘가시화’
게이오대학 등, 내시경 카메라 활용

게이오기주쿠(慶応義塾)대학의 오카노(岡野) 교수와 스탠포드대학의 슈니쳐 조교수 등이 참여한 연구팀은 크기가 작은 원숭이인 비단마모셋이 자유롭게 돌아다닐 때 뇌의 신경세포가 움직이는 모습을 ‘가시화’하는 기술을 개발했다. 뇌에 내시경 카메라를 삽입해 최대 240개의 신경세포가 움직이는 모습을 한꺼번에 기록할 수 있었다. 파킨슨병과 알츠하이머형 치매 치료법 개발에 도움이 될 전망이다.

-- 치매 치료에 도움 --
이번 성과는 22일, 미국 과학잡지 Cell Reports에 실리게 된다. 운동 시에는 대뇌피질이라는 뇌의 표면에서 움직이고 싶은 근육으로 지령이 내려진다. 대뇌피질의 일부는 ‘운동 영역’으로 운동하고 싶다는 생각과 그 실행에 관련된 신경세포들이 있다. 지금까지 사람과 같은 영장류인 비단마모셋의 신경세포를 관찰한 사례는 있지만, 관찰기기가 섬세해 고정된 상태로만 관찰이 가능했다.

슈니쳐 조교수팀은 개발한 무게 2g의 초소형 형광현미경을 이용했다. 현미경 끝에 달린 내시경 렌즈를 비단마모셋의 뇌 표면에서 약 2,000마이크로미터의 깊이에 삽입. 운동 영역의 신경세포가 움직이면 빛이 날 수 있도록 각 세포에 단백질 등을 주입했다. 주입된 단백질 등을 이용해 빛을 내게 하자, 80~240개의 신경세포가 동시다발적으로 움직이는 것을 알 수 있었다 길 때는 10분 이상 지속적으로 기록이 이루어졌다고 한다.

연구팀은 단백질을 주입된 세포에 번호를 매겨 비단마모셋에 다양한 운동을 시키면서 신경세포의 움직임을 기록해 조사했다. 우선 비단마모셋 앞에 레버를 놓고 비단마모셋이 레버를 당겼을 때 빛나는 세포의 수는 쉬고 있을 때의 거의 3배 이상 많았다.

또한 비단마모셋이 나무 위에서 산다는 점에 착안해 연구팀은 사다리를 자유롭게 오르게 해 수집한 데이터를 분석. 오른 손으로 사다리를 잡았을 때 빛나는 세포의 번호를 십 수개 특정할 수 있었다. 이 밖에도 팔을 오른쪽 앞으로 뻗었을 때와 왼쪽 앞으로 뻗었을 때 빛나는 세포들도 각각 특정. 기록을 바탕으로 팔을 뻗는 방향을 예측한 결과, 80% 이상의 높은 확률로 맞출 수 있었다.

연구팀은 운동 영역보다 좀더 깊숙한 곳에 있는 해마 등에서도 같은 기술이 이용될 수 있다고 보고 신경세포를 통해 확인해나갈 계획이다. 뇌파를 이용하는 보조로봇 개발과 치매 치료 연구에 도움이 될 수 있을 전망이다.

 -- 끝 --