김 박사는 신경망의 최소 단위인 시냅스에서 살아있는 신경세포(뉴런) 간 연결을 정확히 분석할 수 있는 뇌 신경망 지도화 기술(mGRASP)과 이를 3차원으로 시각화하는 영상분석 소프트웨어를 개발해 3차원 뇌지도를 만들었다.
뇌 속의 신경세포들은 서로 신호를 주고받음으로써 감정, 학습, 기억, 행동, 판단 등의 중요한 기능을 수행한다.
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| 지도 영상화 기술과 특화된 소프트웨어를 이용한 해마의 디지털 신경망 지도. |
그러나 두 신경세포 간의 전기신호를 측정하는 방법으로는 수천에서 수백억 개의 신경세포가 복잡하게 얽혀있는 뇌를 연구하기에 한계가 있었다.
이에 김 박사는 살아있는 포유동물의 신경세포 간 녹색형광물질을 재건해 시냅스를 자동으로 찾아내는 원천기술을 개발했다. 이 기술로 뇌 속 해마의 신경연결망을 3차원으로 시각화하고, 이를 통해 기억력을 선천적으로 좌우하는 자매세포간의 긴밀한 네트워킹을 규명했다.
이 연구결과는 뇌의 신경 네트워크를 이해하고, 나아가 파킨슨씨병, 자폐증과 같은 신경질환의 원인과 치료방법을 연구하는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
김 박사는 미국 하워드 휴즈 의학 연구소(HHMI)의 자넬리아 팜 리서치 캠퍼스(Janelia Farm Research Campus)에서 활발히 연구활동을 수행하다가, 지난 2011년 미래창조과학부와 한국연구재단의 ‘세계수준의 연구센터(WCI)’를 통해 초빙됐다.
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