뇌 질환 조기진단을 가능케하는 온라인 뇌 지도 구축

뇌 질환 조기진단을 가능케하는 온라인 뇌 지도 구축 2007.03.14 ⓒScience Times  

인간이나 원숭이와 같은 영장류 및 개, 쥐, 새와 같은 비 영장류의 뇌에 관한 디지털 지도가 개발되어 온라인에 게시되었다. 미국 캘리포니아 데이비스 대학(UC Davis)의 뇌과학 센터에서 개발한 BrainMaps.org라는 웹 사이트에서는 지금까지 구축된 어떤 뇌지도 보다 고해상도를 지닌 50 테라바이트(terabyte)의 뇌 이미지를 바로 온라인으로 접근할 수 있다.

사용자들은 인간의 뇌 뿐만 아니라 다양한 종들의 뇌를 예상치 못한 수준까지 상세히 탐험할 수 있으며, 뇌 전체 모양에서부터 뇌신경이나 연결부에 이르기까지의 상세 모습을 볼 수 있다. 이 웹 사이트는 뇌 데이터를 탐구하거나 분석할 수 있는, 무료로 다운로드 가능한 도구들도 제공하고 있다.

BrainMaps.org 사이트는 상호작용적이며 줌 기능이 있는 고해상도 디지털 뇌 지도임과동시에 가상 현미경이다. 이 지도는 영장류 및 비 영장류의 뇌를 연속적으로 절개하여 각 절개면을 스캐닝한 이미지로 구성되며 각 이미지는 1,500만 메가 픽셀의 해상도를 지니는 고해상도로 되어 있다. 이들 그림은 고속 데이터베이스와 통합되어 뇌 구조에 관한 질의 및 자료 검색에 사용되며 인터넷을 통하여 접속이 가능하다.

뇌에 관한 고해상도 지도는 연구자들로 하여금‘가상 현미경’을 사용할 수 있게 해 주어 건강한 뇌와 또 다른 뇌의 구조나 유전자 표현 및 서로 다른 단백질의 분포 등을 비교할 수 있게 해 줄 것이라고 본다. 이렇게 되면 정상적인 뇌의 조직을 보다 잘 이해할 수 있어 연구자들이 알쯔하이머나 파킨슨씨병 혹은 다른 뇌신경적인 질병에서 나타나는 형상적인 측면이나 화학적인 문제를 규명하는 데에 도움을 줄 것이라도 보고 있다.

지도를 만들기 위해 연구자들은 현미경 슬라이드 상의 뇌 단면을 활용하였는데, 각 슬라이드는 이미지 파일이나‘가상 슬라이드’를 만들기 위해 스캔된 후 조합 이미지 형태로 합성되었다. 이 지도는 픽셀 당 0.5 마이크로미터 이상의 해상도를 가지고 있으며 1인치당 55,000 도트가 사용되었다. 사용된 가상 슬라이드는 그 크기가 30 기가바이트에 이른다.

이와 유사한 연구로, 쥐 뇌의 유전자 온라인 지도로‘뇌의 구글’이라 알려진 앨런 뇌 아틀라스(Allen Brain Atlas)가 있다. 미국 PNNL(Pacific Northwest National Laboratory)에서 수행하는 연구로, 최근 단백질체 도해서(Proteome map)가 추가로 개발되어 유전자에 의해 발현된 단백질을 상세하게 관찰할 수 있는 기능 또한 갖추었다. 이 단백질체 도해서를 활용하여 단백질의 분포도나 위치를 상세하게 파악함으로써 알쯔하이머나 파킨슨씨병, 또는 다른 신경계 질환들을 조기에 발견할수 있을 것으로 보인다.  

뇌의 지도를 구축하고자 하는 연구는 뇌가 지닌 중요성 때문에 다양한 연구기관에서 연구가 이루어지고 있다. 그 가운데 UC Davis 의 뇌 과학 센터의 뇌 지도와 PNNL의 앨런 뇌 지도(Allen Brain Atlas)는 서로 다른 접근이지만 뇌의 지도를 통한 질병의 진단이라는 일관된 주제를 함축하고 있다. 뇌 과학 연구는 그 중요성이 매우 커지고 있으며, 한국에서도 관련 연구가 더욱 활성화 될 필요가 있다. /한국과학기술정보연구원