연속 이광자 단층촬영법 (serial two-photon tomography (STPT))
쉽게 풀면
연속 이광자 단층촬영법은 이광자현미경으로 조직 표면을 촬영한 뒤, 촬영이 끝난 아주 얇은 층을 바로 잘라내고, 그 아래 새로 드러난 면을 다시 촬영하는 과정을 자동으로 반복하는 기술입니다. 이렇게 촬영과 절편을 번갈아 반복하면 조직을 투명하게 만들지 않고도 뇌 전체에 대한 고해상도 3차원 영상 데이터를 얻을 수 있습니다. 사람이 일일이 자르고 옮기고 촬영하지 않아도 되어 대규모 뇌 지도 프로젝트처럼 많은 표본을 처리해야 하는 연구에 특히 유용합니다.
왜 중요한가
대규모 뇌지도 작성 프로젝트에서는 여러 개체의 뇌 전체를 일관된 방식으로 빠르게 영상화해야 하는데, 연속 이광자 단층촬영법은 촬영과 절단을 자동으로 반복함으로써 사람이 개입하는 오차를 줄이고 처리량을 크게 높여줍니다. 이 때문에 신경회로의 전반적인 구조를 통계적으로 비교하는 대규모 신경과학 연구의 핵심 도구로 자리잡았습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
뇌 전체를 자동으로 촬영하고 절편하는 과정을 반복해서 축삭이 뻗어나가는 경로를 입체적으로 재구성했다는 뜻이다.
여러 개체의 뇌 영상을 같은 기준 좌표계에 맞춰 정렬한 뒤, 뇌 영역마다 세포가 얼마나 밀집해 있는지를 비교했다는 뜻이다.
특정 뇌 영역에서 시작되는 신경 연결이 뇌 전체 어디로 뻗어나가는지를 자동화된 촬영으로 추적했다는 뜻이다.
조금 더 깊게 보면
연속 이광자 단층촬영법으로 얻은 대용량 영상은 개체마다 뇌의 크기와 형태가 조금씩 다르기 때문에, 표준 뇌 지도(atlas)에 정렬(registration)하는 후처리 과정이 뒤따르는 경우가 많습니다. 이렇게 정렬된 영상은 형광으로 표지된 특정 신경세포 집단이나 투사 경로의 위치를 뇌 영역별로 정량화하는 데 쓰이며, 조직을 투명화한 뒤 통째로 촬영하는 광시트 현미경 기반 방법과는 조직 처리 방식과 영상 해상도, 촬영 속도 면에서 서로 다른 장단점을 가집니다.
주의할 점
장비와 처리 시간이 많이 소요되는 대형 자동화 시스템이 필요하며, 조직을 물리적으로 절단하므로 CLARITY 조직투명화 기반의 광시트 촬영과는 접근 방식이 다르다.