| 초록 |
□ 연구의 목적 및 내용 치상회절의 mossy fiber (MF)로부터 CA3 피라미드세포 (CA3-PC)에 입력하는 시냅스와 CA3-PC가 받는 다른 종류의 시냅스 간의 이종 시냅스간 가소성 (heterosynaptic plasticity)의 분자기전을 밝히고 이 기전이 CA3-PC이 패턴완성과 패턴구별의 통합하고 최적화된 감각정보를 CA3 필드에 표상하는데 어떤 기여를 하는가에 대한 신경회로 기전을 밝히고자 하였다. □ 연구결과 1차년도: CA3 피라미드세포 (CA3-PC)로 들어오는 mossy fiber (MF)를 20-50 Hz로 2초간 자극하면 CA3 피라미드세포에 약 10 Hz의 활동전압 (AP, action potential)이 발생하고 이로 인하여 CA3-PC의 흥분성이 증가하며 원위부수상돌기(distal apical dendrite)로 천공경로(perforant pathway, PP)를 통하여 들어오는 시냅스 입력에 의한 EPSP (PP-EPSP)가 특이적으로 증가함을 밝혔다. 2차년도: MF 자극조건화에 의한 흥분성변화와 PP-EPSP에 대한 영향의 분자 기전을 연구하여 MF입력에 의한 PP시냅스 조절이 L-type VDCC를 통한 세포내 칼슘증가 -> tyrosine kinase 활성화 -> Kv1.2 endocytosis -> 세포 흥분성 증가의 과정을 거쳐 일어남을 밝히고 이러한 결과 고빈도 MF 입력을 받은 CA-PC에서는 PP 시냅스에서 정보가 저장될 확률이 커짐을 밝혔다. Kv1.2 knock-out 마우스를 이용하여 이러한 과정에 장애가 발생하면 패턴구별능력이 떨어짐을 증명하였다. 3차년도: MF보다 월등히 많은 수의 시냅스를 만드는 A/C입력도 MF와 같은 흥분성증가를 유발할 수 있는지 조사하여 A/C입력은 원위부 수상돌기에 MF입력과 다른 칼슘신호를 발생시키므로 은 흥분성변화를 유발하지 못함을 밝혔다. 결론: 위 결과는 CA3-PC에서 MF만이 특이적으로 PP입력에 대한 반응성을 조절하는 능력이 있으며 이러한 MF입력에 의한 PP입력의 이종 시냅스간 가소성은 DG에서 이루어진 패턴구별 정보를 CA3영역으로 전달하여 패턴완성과 패턴구별능을 통합하는데 결정적인 구실을 할 것으로 사료된다. □ 연구결과의 활용계획 뇌 인지작용의 뇌신경생리학적 메커니즘을 심층적으로 이해함으로서 인지기능의 생물학적 이해의 모델을 제시하고 신경망 정보처리의 원천 기술을 확보하여 신경회로 조절을 통한 뇌기능 강화 기술과 인공지능설계에 응용 시냅스 기능과 임상 질환의 연관성을 분자적으로 확립하여 임상 치료방법에 이론적인 근거를 마련하고 신경회로 손상을 수반하는 뇌질환 환자 치료에 있어서 새로운 치료 전략을 제시할 수 있을 것으로 기대됨. 외상후 스트레스장애 (post-traumatic stress disorder, PTSD)는 근본적으로 일상경험을 사고당시의 경험으로 일반화하는 과도한 패턴완성의 오류 또는 패턴구별 불능 상태의 일종이므로 해마 CA3 영역이 상충되는 패턴완성과 패턴구별능을 어떻게 적절히 통합하는가를 밝힌다면 PTSD에 적절한 치료방법을 도출할 수 있을 것으로 사료되며 새로운 임상연구의 기반지식을 제공함. (출처 : 한글요약문 4p) |
