과학의 뒷면 : 데이터에 대하여

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Starbursts and bipolar cells. Image: Alex Norton

2014년 6월 10일의 신경과학 관련 영어 블로그 Behind the Science: About the Data를 한국인 플레이어 @scoobi님이 번역한 내용입니다. 한국인 플레이어들이 참여한 신경과학 관련 블로그를 보려면 여기를 클릭하세요!

아이와이어의 데이터가 어디서 왔는지 궁금하셨던 적이 있으신가요?

아이와이어의 데이터 세트는 E2198로 불리며, 쥐의 망막 신경세포들로 이루어져있습니다. E2198은 쥐의 망막을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope – SEM)으로 스캔하여 만들어졌습니다.

주사전자현미경은 광자 대신에 전자를 사용하여 이미지를 만드는 기계입니다. 이것은 전자를 시료에 발사하고, 이 전자들은 시료에서 튕겨 나와서 센서를 건드리게 됩니다. 이 센서는 자신을 건드리는 전자들의 개수를 세고, 전자들이 어디서 오는지 알아냅니다. 여러분의 큐브 안의 슬라이스들에서 가장 어두운 부분은 그 장소들에서 전자들이 가장 많이 튕겨 나왔다는 것을 의미합니다.

생물학적 시료로부터 어떤 데이터를 얻기 위해서는, 시료들은 중금속으로 착색되어야하며, 만일 그렇지 않으면 전자들은 시료들로부터 바르게 튕겨 나오지 않을 것입니다.

아마 여러분은 전자들 대신에 광자들을 사용하는 일반적인 사진을 찍으면 되지 않느냐고 생각하실지 모릅니다. 하지만 이런 규모에선 전자를 사용하여 데이터를 얻는 것이 불가능합니다. 광자들은 전자들보다 큽니다. 사실 광자들은 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 큽니다. 각 픽셀들이 더 넓은 공간을 차지하여 더 낮은 해상도를 가지는 광자를 사용한 이미지를 상상해보세요.

high res low res

사진 용어로 생각해봅시다. 광자를 사용하는 것은 낮은 해상도의 카메라를 사용하는 것과 유사하고, 전자를 사용하는 것은 높은 해상도의 카메라를 사용하는 것과 유사합니다.

여러분이 멀리 있는 두 사람의 사진을 찍는다고 생각해봅시다. 5 MP 카메라로는, 두 사람이 흐릿한 한 개의 물체로 보일 것입니다. 그러나 50 MP의 카메라로는, 두 사람이 서로 구분 되어있는 사진을 찍게 될 것입니다.

이제 신경세포들을 생각해봅시다. 우리는 그저 거기에 무엇이 있다는 것만으로는 만족할 수 없습니다. 우리는 시냅스 같은 것을 확인 할 수 있는 별개의 물체가 필요합니다. 광자대신 전자를 사용하면, 우리는 50 MP의 카메라를 가지고 선명한 사진을 만드는 사진사처럼 더 높은 해상도의 이미지를 만들 수 있습니다.

Serial Block Face Electron Microscopy (SBFSEM)은 특별히 신경세포를 이미징하기 위하여 개발되었습니다. 시료를 중금속으로 착색시킨 후, 시료를 SEM에 넣습니다. 시료의 표면은 이미지화되고 깎여나가서 방금 전에 이미지화 된 층의 바로 아래에 위치한 층을 노출하게 됩니다. 과정이 매우 효율적인 반면에, 이 과정은 매우 파괴적입니다. 만약 실수를 하게 된다면 다음 기회는 없습니다.

E2198에 대해서 더 알고 싶으신가요? 위키에서 역사를 확인해보세요!

Serial Block Face Scanning Electron Microscopy에 대한 좀 더 기술적인 설명을 찾으시나요? 이 위키 페이지를 확인해보세요!

블로그에 올라올 과학의 뒷면의 다음 편을 놓치지 마세요!

(번역해주신 @scoobi님에게 특별히 감사드립니다.)

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