한빛사 인터뷰
- 등록2023-04-06
- 조회1,894
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
먼저 본 논문은 빛을 이용해 신경세포를 자극하는 광유전학 기술을 소동물 (마우스) functional MRI (fMRI)에 적용한 ofMRI (Optogenetic fMRI)분야의 연구입니다. 이 분야에서는 주로 광섬유를 마우스의 뇌에 심은 후, 빛을 전달함으로써 뇌의 특정영역을 자극하고 이때 발생하는 뇌 전체의 활성 신호 추적을 통해 뇌가 작동하는 원리를 이해하는 것을 목표로 합니다. 마우스는 실험용 동물 모델은 가장 널리 알려진 모델이고, 사용가능한 유전자조합 기반 기술도 많이 확보되어 있지만, 마우스의 뇌는 크기가 매우 작기 때문에 마우스를 이용한 fMRI는 매우 어려운 기술 중의 하나입니다. 최근에는 기술이 발달되고 노하우가 여러 논문을 통해 발표되면서 관련 분야가 점점 커져가고 있는 추세입니다.
이번 논문은 기존의 광유전학에서 광자극을 전달하기 위해 사용하였던 광섬유 대신에 영화관에서 사용하는 빔프로젝터에 고출력 레이저를 연결함으로써 빔프로젝터를 통해 뇌의 해부구조와 일치하는 정밀한 패턴형 광자극을 비침습적으로 전달했다는데에 의의가 있습니다. 하지만 MRI 장비의 강한 자기장 때문에 일반적인 전자장비가 가까이 갈수 없다는 점이 문제가 되었습니다. 이를 해결하기 위해 10만개의 광섬유로 이루어진 3미터짜리 번들형 광섬유를 광학장비와 MRI 장비 사이에 설치함으로써 해결했습니다. 이 기술을 통해 우리는 마우스 대뇌피질에 광섬유를 삽입하는 수술없이 여러 다양한 광자극을 반복적이고 안전하게 전달하는데 성공하였고, 이를 통해 전례가 없는 대량의 유효연결성 데이터를 한 마리의 마우스로부터 얻어낼 수 있음을 보였다는데 의의가 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
연구는 동물용 MRI 장비가 설치되어있는 성균관대학교 자연과학캠퍼스에 위치한 IBS 뇌과학이미징연구단 (단장 김성기)에서 진행되었고, 이 연구단에는 MRI 장비가 4대나 있을 정도로 MRI 분야에 있어서 세계적인 수준의 인프라를 갖고 있다고 할 수 있습니다. 특히 이 연구단은 마우스에서부터 인간에 이르기 까지 다양한 단계에서의 MRI 연구가 진행되고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
무엇보다 가장 크게 느낀 점은 함께 연구를 진행한 김성기 단장님의 연구팀이 보유한 마우스 fMRI 노하우라고 할 수 있습니다. 저는 본래 재료와 광학을 연구하던 사람이라 fMRI 쪽으로는 사실 fMRI와 MRI가 어떻게 다른 건지도 모를 정도로 전혀 몰랐습니다. 하지만 연구를 진행하면서 이 연구실에서 매일 같이 보던 데이터의 수준이 다른 논문에서는 보기 힘든 수준이었다는 점을 깨닫게 되었고, 이후 세계최고의 연구팀 중 한곳과 함께 연구를 하고 있다는 자부심이 들고 자신감이 생겼습니다. 또한 제가 직접 설계하고 제작한 광학시스템이 이 연구팀의 fMRI룸에 설치되어 있고, 1회성 연구가 아니라 지금도 지속적으로 사용되고 있다는 점에서 매우 큰 보람을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
앞에서 언급하였듯 저는 이 분야가 아니라 자세한 조언은 드리기 어렵습니다만, 적어도 논문에 실린 데이터를 보면 전세계 어느 fMRI 그룹과 비교해도 국내 그룹이라고 뒤처진다는 생각은 들지 않습니다. 굳이 유학을 생각한다면 홍콩대학, 스탠포드 대학, 하버드 의대 (MGH), 예일 대학에서 관련 분야의 연구를 활발히 진행하고 있는 것으로 알고 있습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저는 본래 이전부터 광학연구를 추구해왔고, 지금도 광학시스템을 개발하는 연구를 진행하고 있습니다. 다만, 제가 개발하는 광학시스템은 바이오 및 메디컬 연구를 지향하고 있는데, 최근에는 신경생리학에서 사용되는 기술을 광학기술로 대체하기 위한 연구에 매진하고 있습니다. 또한 이번에 fMRI 연구를 경험하면서 첨단 광학기술이 이 분야에 도입되면 기존에 어려웠던 부분들이 쉽게 해결될 수 있는 부분들에 대한 아이디어가 있어서 IBS 뇌과학이미징연구단과의 추가 공동연구도 계속해서 진행하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
저는 평소 다양한 분야를 연구해오다 보니 정작 제가 어떠한 전공인지 누군가 물어봤을 때, 어떻게 답해야 할지 순간적으로 말문이 막힐 때가 많았습니다. 어떻게 보면 가장 비효율적으로 연구를 하고 있는 것이기도 하지만 어디까지나 연구는 즐거워야 한다는 생각이고 새로운 분야에 도전하고 새로운 지식을 배울 때의 즐거움은 그 무엇보다 특별한 것 같습니다. 지금하고 있는 연구가 아닌 새로운 연구에 도전해야 할 때 불안하거나 주저하고 있는 학부생 또는 대학원생이 있다면 용기를 내서 눈 딱 감고 한번 도전해보라는 말을 전해주고 싶습니다.
#광유전학
# fMRI
# 광학시스템
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