1 입방 밀리미터의 뇌 조각을 하버드 대학과 구글 연구원이 나노미터 단위로 3D 매핑하는 데 성공

 

하버드 대학의 신경과학자인 제프 리흐트만 씨의 연구팀이 뇌 샘플을 두께 34 나노미터로 자르고 전자현미경을 사용하여 구축한 3D맵을 공개했습니다. 3D 매핑된 것은 뇌의 1 입방 밀리미터분으로, 그 데이터 사이즈는 무려 1.4페타바이트(1400 테라바이트)에 이릅니다.

Released Data | H01 Release
https://h01-release.storage.googleapis.com/data.html

이번에 3D 매핑된 것은 인간의 대뇌피질의 일부로, 학습 및 문제해결, 감각신호의 처리에 관여하는 뇌의 부분입니다. 체적은 불과 약 1 입방 밀리미터로, 이 맵에는 약 5만 7000 개의 세포와 1억 5000만 개의 시냅스가 포함되어 있어, 그 데이터 사이즈는 약 1.4 페타바이트입니다.

리히트먼 등의 연구팀은 간질 치료를 위해 수술을 받은 45세 여성으로부터 채취한 뇌의 단편을 샘플로 사용했습니다. 샘플은 보존액에 담그고 세포를 쉽게 볼 수 있도록 염색된 것으로 연구팀은 이 샘플을 불과 34 나노미터 두께로 약 5000장의 박편으로 절단하고 전자현미경으로 촬영했습니다. 또한 구글의 신경학자인 바이렌 제인 등이 AI를 이용하여 전자현미경 이미지로부터 3D 맵을 구축 했습니다.

아래는 3D 렌더링 된 수많은 뉴런. 뉴런의 크기에 따라 색으로 구분됩니다.

하나의 하얀 뉴런에서 성장하는 축삭은 무려 약 5600개나 있다고 합니다. 그 사이에 그물처럼 놓인 녹색 선이 정보 전달 경로인 시냅스입니다.

3D 지도를 살펴보면 인간의 대뇌 피질에 대한 이해를 깊게 하기 위한 방대한 데이터에 액세스 할 수 있습니다. 실제로 이 3D 맵을 자세히 살펴보면 서로 최대 50개의 연결을 형성하는 기존에 알려지지 않았던 뉴런이나 자신 주위에 감겨 매듭을 형성하는 뉴런, 거의 완전한 거울 뉴런의 쌍을 발견했다고 연구팀은 보고합니다. 그러나 이러한 뉴런이 어떤 역할을 하는지는 알 수 없습니다.

연구팀은 다른 사람으로부터의 뇌 샘플에 대해서도 같은 맵을 작성할 계획이지만, 뇌 전체의 맵 작성에는 수십 년이 걸릴 전망이라고 합니다. 연구팀은, "대뇌피질의 작용을 보다 깊게 이해함으로써 일부 정신질환이나 신경퇴행성 질환의 치료법에 대한 단서를 얻을 수 있습니다. 이 전례가 없을 정도로 상세한 맵은 뉴런 연결의 새로운 법칙을 밝혀내고 인간 뇌의 내부 행동을 해명하는 데 도움이 될 것"이라고 말했습니다.


우리 뇌의 단 1밀리리터에 페타바이트의 정보가 들어있다니...
역시 인간의 뇌는 엄청나네요~

페타바이트 크기가 어느 정도냐면요,
1000 기가가 1 테라이고,
1000 테라가 1 페타입니다.
즉 1백만 기가바이트 정도가 대략 1페타바이트이니,
보통 1~3기가 정도인 고화질 TV 방송 동영상을 50만 개 이상
저장할 수 있는 엄청난 용량이네요...

근데, 내 기억력은 왜 이럴까...