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바이오및뇌공학과 박영균 교수, 교육부-KERIS 대학 원격교육 우수사례 공모전 교육부장관상 수상
우리 대학 바이오및뇌공학과 박영균 교수가 교육부와 한국교육학술정보원(KERIS)에서 주최·주관한 ‘제2회 대학 원격교육 우수사례 공모전’에서 11월 4일(금) 개인 부문 최우수상(교육부 장관상)을 수상했다고 밝혔다. 해당 공모전은 전국 대학 및 전문대학의 원격교육 우수사례 발굴·전파를 통한 대학 원격교육 활성화 및 질 제고에 기여하고자 2021년에 시작되어 올해로 2회째를 맞는다.
생물실험교육은 생물실험의 특성상 디테일한 교육이 필요하고, 인큐베이터나 후드 등 값비싼 장비들이 기본적으로 필요하다. 따라서 과거에는 정해진 실험실에서 조교와 학생이 대면하여 상호작용하는 방식으로 교육되어왔다. 이러한 대면실험교육은 질 높은 교육을 제공할 수 있으나, 코로나와 같은 사회적 거리두기 상황하에 진행이 불가능하며, 소수 학생들에게만 교육을 제공할 수 있어 파급력이 떨어진다는 단점이 있다.
박 교수는 대면 생물실험교육시 조교로부터 학생에게 전달되는 풍부한 정보와 조교-학생 간 밀접한 상호작용을 증강현실 기술을 사용해 원격으로 구현함으로써, 원격 생물실험교육을 구현하였다. 즉, 학생이 증강현실 고글을 쓰고 실험실에 들어서면, 실험 과정과 단계에 대한 증강현실 콘텐츠가 적재적소에서 학생에게 보여지며, 이는 대면 교육 시 조교로부터 학생에게 전달되는 풍부한 시각 및 공간 정보를 대체하게 된다 (그림 1~2 참조). 나아가 학생은 필요 시 고글을 사용해 조교에게 전화를 걸어 본인의 실험 과정이나 결과를 실시간으로 보여줄 수 있고, 조교는 이에 대한 증강현실 주석을 달아 학생에게 공유함으로써, 대면상황에서 가능했던 밀접한 상호작용을 원격으로 대체할 수 있게 된다(그림 3 참조). 이러한 증강현실 컨텐츠와 원격 상호작용을 통해, 대면교육과 같은 질 높은 원격 생물실험교육이 가능하게 된다.
박 교수는 이러한 새로운 교육법을 활용해 ‘Bio and Brain Engineering Lab’(BiS425) 라는 과목을 개설하고, 원격 생물실험교육을 두 학기째 시도하고 있다. 나아가 해당 교육법이 학생이 원할 때 실험실에 와서 혼자 실험을 수행할 수 있기에 대면교육보다 더 다양한 종류의 생물실험을 가르칠 수 있다는 점을 활용하여, 다양한 생명수준(세포, 분자, 조직, 개체) 실험을 한 학기에 모두 수행하고 데이터를 통합하여 해석할 기회를 제공하는 ‘통합 생명실험교육’도 시도하고 있다.
박영균 교수는 "KAIST에 부임하면서 새로운 연구에 더해 새로운 교육을 시도해보고자 하는 마음이 있었는데, 이렇게 수상까지 하게 되어 영광이다ˮ면서 "이러한 시도를 물심양면으로 지원해주신 바이오및뇌공학과의 교수님들 및 직원분들과 해당 교육법 구현에 함께한 수업 조교들, 그리고 저희의 새로운 시도를 믿고 사업비를 후원해 주신 KAIST 교육학습혁신센터에 진심으로 감사드린다"며 소감을 밝혔다.
2022.12.09 조회수 3273 -
기억 저장 세포의 뇌 지도 제작기법 최초 개발
우리 대학 연구진이 기억을 저장하는 다양한 뇌 부위 세포들의 분포를 지도로 제작하는 기법의 개발에 최초로 성공했다.
바이오및뇌공학과 박영균 교수 연구팀이 메사추세츠 공과대학(MIT) 정광훈 교수 및 스스무 도네가와(Susumu Tonegawa) 교수 공동연구팀과 함께 단일 기억을 저장하는 세포들을 생쥐의 뇌 전체에서 매핑하는 기법을 개발하고, 이를 통해 공간 공포 기억을 저장하는 새로운 뇌 부위 세포들을 발견했다고 2일 밝혔다.
기억은 주로 몇몇 뇌 부위에 국한해 연구돼왔다. 예를 들어 공포 기억은 편도체, 공간 기억은 해마의 세포들에 저장된다고 생각돼왔으며, 해당 뇌 부위들이 주로 연구됐다. 하지만 단일 기억이 다양한 뇌 부위에 나누어 저장될 것이라는 가설도 제시돼왔는데, 이러한 가설은 기억을 저장하는 세포들의 분포를 뇌 전체에서 확인(매핑)함으로써 확실한 검증이 가능하나, 이는 기술적 한계로 이뤄지지 못했다.
공동연구팀은 기존 팀이 개발한 전뇌 투명화 기술(SHIELD) 및 초고속 전뇌 면역염색 기술(eFLASH)을 통해, 공간 공포 기억을 학습한 생쥐에서 기억의 학습과 회상 시 모두 활성화된 세포들을 뇌 전체에서 매핑했다. 이를 통해 공간 공포 기억을 저장하고 있을 확률이 높은 뇌 부위의 세포들을 생쥐 뇌 전체에서 찾아낼 수 있었다. 이후 해당 세포들을 광유전학적 방법으로 조절해 해당 세포들에 공간 공포 기억이 저장됐음을 확인함으로써, 공간 공포 기억을 저장하는 7개의 새로운 뇌 부위와 세포들을 연구팀은 찾아낼 수 있었다.
그렇다면 기억에 다양한 뇌 부위의 기억저장 세포들이 모두 필요한 것일까? 연구팀은 이를 확인하기 위해, 화학유전학 기법을 통해 다양한 뇌 부위의 기억저장 세포들을 한꺼번에 자극해 보았으며, 그 결과 뇌의 한 부위의 기억저장 세포를 자극했을 때와는 다르게, 자연적인 기억 회상에 가까운 기억의 완전한 회상이 유도됨을 확인했다. 이는 다양한 뇌 부위의 기억저장 세포들의 활성이 기억에 모두 필요함을 의미한다.
박영균 교수는 "이번 연구는 연구팀이 기존에 개발한 기술들에 힘입어 기억저장 세포의 매핑을 최초로 실현하고, 이를 통해 단일 기억이 다양한 뇌 부위 세포들에 흩어져 저장됨을 증명한 데 의의가 있다ˮ며, "이번 연구에서 밝혀진 기억저장 세포의 뇌 지도는, 각 뇌 부위의 세포 및 세포 간 상호작용이 기억에 있어 각각 어떠한 세부적인 기능을 하는지에 관한 연구를 촉진함으로써, 기억의 메커니즘에 대한 완전한 이해를 도울 수 있다ˮ고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난 4월 4일 자로 게재됐다(논문명: Brain-wide mapping reveals that engrams for a single memory are distributed across multiple brain regions)
2022.06.02 조회수 4257