청각 미세 신호 감지의 새로운 원리 규명

네이처 자매지 ‘Scientific Reports’ 6월호 게재 
 

충남대 물리학과 안강헌 교수팀이은 청각에서 주요한 역할을 하는 청각유모세포의 특성을 갖는 인공 유모세포 개발에 성공했다.
 

인간의 청각은 매우 민감해 눈으로 감지하는 빛의 에너지보다 100분의 1의 에너지에 해당하는 소리도 감지하는데, 이는 유모세포가 능동적으로 신호를 증폭하기 때문이기도 하다. 지난 15년간 과학자들은 이러한 미세 신호 증폭이 일어나기 위해서는 세포가 스스로 어떤 임계점에 놓여 있을 것이라는 가설을 가지고 있었다.
 

안강헌 교수팀은 이러한 가설을 검증하기 위해서 유모 세포의 구조적 특성과 반응을 모사하는 센서를 개발하고 청각 테스트를 수행했다. 연구팀은 임계점에 놓여 있는 생체 모사 센서가 주파수 선택능력과 신호 증폭 능력이 100배 이상 향상되는 것을 확인했으며 이러한 연구 결과는 네이처 자매지인 ‘Scientific Reports’ 6월호에 게재됐다.
 

이 연구는 지금까지 감지하기 어려운 매우 작은 음파를 측정하는 소리 센서 개발의 의미를 가지고 있어 향후 고성능 탐사 장비의 개발에 이용될 수 있는 의미가 있으며, 뿐만 아니라 직접 실험하기 어려운 생물학적 청각기관 연구를 생체모사 실험으로 수행했다는 데에도 중요한 의미를 가진다.
 

안강헌 교수는 “임계점에 놓여 있는 유모세포의 감지 기능은 이론상 무한히 높은 감도를 가진다. 실제로는 주변 노이즈 때문에 감도가 제한적일 것이라는 기존 과학자들의 의견이 지배적이었다”며, “그러나 이번 연구를 통해 노이즈가 아니라 유모세포 자체의 비선형적 현상이 주된 제한 요소라는 것을 밝혀냈다“고 말했다.
 

안강헌 교수는 물리학자로서는 드물게 청각에 관한 연구를 진행해 오고 있으며 국내 생물학자, 의학 연구진들과 공동으로 청각의 원리 규명을 활발하게 수행해오고 있다. 동시에 이를 응용한 음성 인식 및 보청기 원리의 공학적 연구를 수행하는 독특한 이력의 과학자이다.
 

한편, Scientific Reports는 자연과학 전분야와 의학분야에 관한 논문이 발표되는 Nature의 자매지이며, Impact Factor는 5.078(2013년)로 전 세계 융합분야 저널의 5위를 차지하고 있다.