| 초록 |
□연구개요 - 망막신경망에 존재하는 망막신경절세포는 활동전위 또는 스파이크라 불리는 형태의 전기적 출력신호를 시신경을 통해 뇌로 전달. - 망막신경망에서 인접한 망막신경절세포간의 아주 강한 동기화된 발화패턴이 여러 동물모델에서 관찰되었다는 연구들이 많이 보고되어 왔음. - 그러나, 현재까지 종간 망막신경망 인코딩 방식의 차이점을 규명한 연구는 전무함. 최종목표: 종에 따른 망막신경망의 인코딩 방식 차이점 규명 □연구 목표대비 연구결과 1차년도 목표: 정상망막(마우스, 원숭이)에서 망막신경절세포 상관관계 분석 - 망막신경망에 존재하는 망막신경절세포의 스파이크신호와 버스트신호를 망막신경망 신호로부터 추출하는 분석 알고리즘 개발. - 망막신경절세포 간의 동기화된 스파이크 또는 버스트 발화패턴을 분석하는 correlation analysis 알고리즘 개발. - 마우스와 원숭이의 망막신경망에서 신경절세포들 간의 동기화된 스파이크 또는 버스트 발화패턴을 비교했을 때, 마우스에서는 두 신경절세포 간의 동기화된 발화패턴이 관찰되지 않은 한편 원숭이 망막에서는 신경절세포들 간의 발화패턴이 밀접하게 동기화되어 있음을 관찰. 2차년도 목표: 두 종의 망막신경망에서 일어나는 시자극정보 인코딩방식 규명 - 망막신경절세포의 시자극 인코딩방식 규명에 필요한 망막신경절세포 수용장을 재구성하기 위한 알고리즘 개발 (spike-triggerd average: STA, spike-triggered covariance: STC, spike-triggered clustering: STCL). - 원숭이 망막신경절세포의 수용장은 마우스의 수용장 시공간적 패턴과 비교하여 큰 차이를 보였음. 공간적인 측면에서, 원숭이의 수용장 평균 크기는 마우스 수용장 평균 크기보다 작은 반면, 시간적인 측면에서 원숭이의 빛자극 평균반응시간은 마우스의 평균반응시간보다 빠름을 밝힘. 3차년도 목표: 종 간 망막신경망 인코딩 방식 차이점 비교 분석 및 인코딩 모델 수립 - 종 간 망막신경망 인코딩 방식 차이점 비교를 위한 자극-반응 비선형모델 확립. - 종 간 자극인코딩모델의 차이점을 정량화하기 위한 정보이론분석 알고리즘 확립. - 원숭이와 마우스의 인코딩모델 비교에서, 원숭이의 자극인코딩효율이 마우스보다 더 높음을 관찰. - 두 종간의 인코딩모델 정보량을 계산했을 때, 원숭이의 정보량이 마우스의 정보량보다 더 높았으며, 이를 통하여 마우스와 원숭이의 망막신경망 인코딩방식이 종간에 서로 다름을 정량적으로 밝힘. □연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 시각연구에서 실험동물모델로 가장 많이 사용되는 마우스와 실제 인간의 망막과 유사도가 가장 높은 원숭이 망막의 시각정보 인코딩방식 이해를 위한 핵심자료로 활용. - 망막신경망의 인코딩 방식의 이해는 시각관련 산업계에 활용되어 영상압축, 정보 전송 방식의 효율성을 높이기 위한 정보처리 이론연구 발전에 큰 기여를 할 것임. - 시각장애환자의 치료를 목적으로 개발된 인공망막장치의 전임상 성능평가에서 영장류 망막신경망의 자극인코딩 결과를 예측하기 위한 기초 데이터로 활용될 것임. (출처 : 요 약 문 2p) |
