MICrONS 컨소시엄, 네이처 등에 논문 10편 공개…"신경과학 분수령 될 것"
생쥐의 뇌세포 구조와 연결 보여주는 고해상도 뇌 배선 지도 |
150여명의 과학자가 7년여에 걸쳐 생쥐의 뇌세포 구조 및 연결 지도를 구축해온 마이크론(MICrONS : Machine Intelligence from Cortical Networks) 컨소시엄은 10일 과학 저널 네이처(Nature)와 자매 학술지에 그동안 구축한 고해상도 생쥐 뇌 배선 지도를 10편의 논문으로 공개했다.
미 국가정보국장실(ODNI) 산하 정보고등연구기획청(IARPA)에서 이 연구를 담당했던 데이비드 마코위츠 박사는 "MICrONS 연구 성과의 혁신적 잠재력은 인간 게놈 프로젝트(HGP)에 비견할 만하다"며 "신경과학의 분수령"이라고 말했다.
고해상도 생쥐 뇌 배선 지도는 뇌 시각피질의 1㎣ 크기 조직을 분석한 것으로, 약 20만개의 세포와 8만4천여개의 신경세포(뉴런), 5억개의 시냅스(뉴런 간 연결 부위), 5.4㎞ 길이의 신경 연결망 정보를 담고 있다.
MICrONS 컨소시엄은 포유류의 뇌 회로를 더 깊이 이해하기 위해 생쥐의 시각피질을 이루고 있는 신경의 형태와 연결을 보여주는 고해상도 지도를 만들고, 이것이 기능 등과 어떻게 관련돼 있는지 탐색했다.
고해상도 생쥐 뇌 배선도 구축 과정 |
먼저 베일러의대 연구팀이 영상 등 시각 이미지를 보면서 쳇바퀴에서 달리는 생쥐의 뇌 시각피질에 있는 뉴런 7만5천여개의 활동을 기록했다. 이 쥐는 뉴런이 활성화될 때 형광단백질이 발현되도록 미리 유전자가 조작됐다.
프린스턴대 연구팀은 인공지능(AI)과 머신러닝을 사용해 세포와 연결을 3D로 재구성하고, 먼저 확보한 뉴런 활성화 데이터를 매칭했다.
연구팀은 이를 종합 분석해 20만개 이상의 세포와 8만4천여개의 뉴런, 5억2천400만개의 시냅스 연결, 5.4㎞ 길이의 신경 연결망이 포함된 현재까지 가장 상세한 생쥐 뇌 연결 및 기능 지도를 완성했다.
연구팀은 "이 지도를 통해 뇌의 형태와 기능을 이해하고 뉴런 간 연결을 상세히 분석할 수 있게 돼 뇌와 지능을 연구할 수 있는 가능성이 열렸다"며 "이는 알츠하이머병, 파킨슨병, 조현병 같은 신경질환에도 영향을 미칠 것"이라고 말했다.
◆ 출처 : Nature, Nuno Maçarico da Costa et al., 'Functional connectomics spanning multiple areas of mouse visual cortex', https://www.nature.com/articles/s41586-025-08790-w
scitech@yna.co.kr
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