- 생체 기관의 구조와 유사한 3차원 인공 세포구조물 집적 칩 최초 제작 - 생체 감각기관 모사 초민감 인공 오감 센싱 플랫폼으로 응용 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 바이오마이크로시스템 연구단 김태송 단장 연구팀은 국민대학교 화학과 유연규 교수팀과의 공동연구를 통해 반도체의 주된 재료인 실리콘 기판 위에 수만 개 이상의 3차원 인공세포막을 제작하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 또한, 이 인공세포막 표면에 이온 채널* 단백질을 결합하여, 특정 조건을 감지하면 이온 채널이 열리고, 신호를 발생시키는 것을 확인했다. *이온 채널 : 생체막을 관통하는 구멍을 형성하여 생체막 내외의 이온을 통과시키는 단백질 분자. 예를 들어 후각세포의 경우 특정 이온이 채널을 통과하여 전기신호를 만듦으로써 뇌에서 냄새를 인식하게 함 포유동물은 개체마다 특유의 감각 기능을 보유하고 있다. 예를 들어, 개는 인간보다 약 1000배 이상 민감한 후각을 보유하고 있다. 이는 개의 후각세포와, 냄새를 구별하는 이온 채널의 숫자가 훨씬 많기 때문이다. 만약 이들 후각세포를 인공적으로 반도체 소자와 같은 초소형 칩 위에 구현할 수 있다면 공항에서 개를 훈련해 폭발물이나 마약과 같은 금지약물의 검사에 동원하지 않고도 아주 정밀하고 손쉽게 검사함으로써 재난과 위험으로부터 보호할 수 있을 것이다. 지금까지 인공세포막은 시계보다 정확히 이루어지는 생명체의 생명현상을 밝히거나, 생명현상에 관여하는 특정 반응을 밝히기 위한 모델실험, 새로운 약물을 개발하기 위한 사용 등으로 전 세계적으로 큰 관심의 대상이 되어왔다. 그러나 현재까지의 연구결과는 생체환경과 유사한 액체에 떠 있는 세포 모양의 인공 세포(GUV**)를 이용한 것으로, 고체 기판 위에 고정된 인공세포막을 이용한 것이 아니었다. 고체에 고정된 막으로서의 연구는 2차원의 평평한 막을 이용한 방법이 발표되고 있으나, 넓은 표면적을 갖기에는 막의 안정성이 떨어져 인공세포막의 생존시간이 24시간 정도에 불과하여 초민감·감각 센싱 플랫폼으로써 응용하기에 부족한 수준이다. **GUV(Giant Unilamellar Vesicle) : 이중막인 인공세포막으로 이루어진 구형(sphere) 형태의 구조물을 일컬으며 크기가 1~200㎛의 분포를 가짐 KIST 연구진은 이러한 기존의 한계점들을 극복하기 위해 실리콘 기판에 수만 개의 미세 구멍을 만들어 개개의 구멍 위에 균일하고 넓은 표면적을 갖는 3차원 인공세포(GUV) 구조물 제작 방법을 최초로 개발하였다. 특히, 5일 이상 구조물이 터지거나 변형되지 않고 유지될 수 있을 정도로 인공세포막의 안정성이 뛰어났다. 또한, 이 실리콘 기판 위에 제작된 3차원 인공세포막 구조물에 세로토닌*** 수용 채널을 다량 결합했다. 이 결합 된 채널들이 정상적으로 작동함을 확인하고, 이를 통해 제작한 인공세포막이 구조물로서 뿐만 아니라 세포의 기능도 정상적으로 수행할 수 있음을 밝혔다. 더 나아가 이를 응용하면 생명체만큼이나 민감하고 정확한 센서로 활용될 수 있음을 시사했다. ***세로토닌: 세로토닌은 뇌 신경계에 작용하는 신경전달물질의 하나로 행복을 느끼는 데에 기여한다고 일반적으로 알려져 있다. KIST 김태송 박사는 “이번 연구를 통해 개발된 기술은 아직도 우리가 알지 못하는 생명현상의 근원을 밝히기 위한 연구 플랫폼으로서뿐 아니라, 반도체 기판 위에 고정된 3D 인공 세포 집합체에 실제 개 코의 후각세포와 기능을 그대로 적용하여 마약이나 폭발물 같은 특정 물질을 인식하는 인공 개 코를 포함한 우수한 인공 오감 센싱 플랫폼으로 활용할 수 있다.”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Biosensors and Bioelectronics’ (IF : 9.518, JCR 분야 상위 0.595%)에 최신호에 게재되었다. * (논문명) Enhancement of membrane protein reconstitution on 3D free-standing lipid bilayer array in a microfluidic channel - (제 1저자) 한국과학기술연구원 한원배 박사(PostDoc.) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김태송 책임연구원 [붙임] 연구결과 개요, 연구결과 문답, 용어 설명, 그림 설명, 연구진 이력 사항 <그림설명> <그림 1> (상) 실리콘 기판에 형성된 직경 8㎛ 홀 어레이 평면 및 단면, (중) 개개의 실리콘 홀 위에 형성된 구형상의 인공세포막 구조물 콘포컬 현미경 사진. 위쪽 및 옆쪽에서 본 인공세포막, (하 우측) 인공 세포구조물 크기 분포 그래프 <그림 2> 실리콘 기판 미세 홀(hole) 어레이 위에 형성된 구형의 3차원 인공 세포구조물 대면적 사진 (형광현미경 사진)

- KIST 오우택 소장 연구팀, 염소이온 채널 ‘아녹타민1’의 뇌 형성에서의 역할 규명 - 뇌세포의 분포 및 두뇌의 크기에 영향, 뇌 발달과 관련된 질병 이해 증진 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 오우택 소장, 홍규상 박사팀은 신경줄기세포*의 염소이온채널** ‘아녹타민1’이 태아의 신경 발달과정에서 대뇌의 뇌세포를 특정 위치로 이동시키고 두뇌의 크기를 조절한다고 밝혔다. *신경줄기세포(Neural Stem Cell): 자가 증식이 가능한 세포로 신경계통의 모든 세포로의 분화능력을 가짐 **염소이온채널(Chloride Ion Channel): 세포막에 존재하여 세포의 안·밖으로 염소 이온을 통과시키는 막단백질 선천적 뇌 신경세포의 발달 장애는 인지능력 저하, 운동기능 저하, 틱장애, 자폐증과 같은 다양한 뇌 관련 질병을 야기한다. 하지만 대뇌의 발달과정은 정밀하게 조절되고, 다양한 유전자와 환경 인자가 관여하기 때문에 그 원인을 알기가 어려운 실정이다. 최근 KIST 연구진은 태아의 신경 발달과정에서 신경줄기세포가 조절되는 메커니즘을 규명하여 신경발달장애의 근원을 이해하고, 두뇌가 어떻게 발달하는 지를 밝혔다. 신경줄기세포는 배아의 뇌에서 뉴런(신경세포)을 증식 시킬 뿐만 아니라 뇌 피질의 정확한 위치에 이동시켜 두뇌 형성 과정 전체를 조절하는 역할을 한다. 이 과정은 매우 정교하게 처리되는데, 신경줄기세포는 섬모라 불리는 긴 팔(긴 섬모)을 뇌의 끝부분까지 뻗고, 뉴런은 이 긴 팔을 마치 사다리처럼 타고 가서 제자리를 찾아가게 된다고 알려져 있다. 그러나 지금까지는 이러한 신경줄기세포가 뻗는 긴 섬모의 연장에 따른 뉴런의 이동 및 두뇌와의 연관성이 명확하게 규명되지 않았다. KIST 오우택·홍규상 박사팀은 전기 생리학, 면역학, 생화학적인 다양한 기법을 활용하여 ‘아녹타민1’ 유전자가 뇌신경세포의 발달과정 중 신경줄기세포에서 발현이 많이 되었음을 확인하였다. ‘아녹타민1’ 채널이 활성화되면 그 신호에 의해 신경줄기세포의 증식뿐만 아니라, 긴 섬모의 길이가 연장되고, 뇌신경 발달과정에서 대뇌 피질 내에 존재하는 뉴런들의 위치와 두뇌의 크기도 조절한다는 사실을 규명하였다. KIST 연구진은 ‘아녹타민1’이 결핍된 생쥐의 신경줄기세포의 섬모의 길이가 정상 생쥐보다 짧은 것을 확인하였고, 신경세포의 정상적 발달을 저해하여 최종 두뇌의 크기도 정상 생쥐에 비해 작아지는 것을 발견하였다. KIST 오우택 소장은 “뇌신경세포의 형성 과정 중 신경줄기세포에서 아녹타민1 이온채널의 역할을 재조명하였고, 동물의 뇌신경 형성 과정에서 생리학적인 이해의 범위를 한층 넓힐 수 있었다”며, “‘아녹타민1’ 이온채널 유전자의 역할을 명확하게 밝힌 연구를 통하여 두뇌 형성 과정에서의 오류로 인한 자폐증, 조현병 그리고 간질과 같은 뇌 질병을 이해하고, 그 치료를 위한 초석이 되는데 역할을 할 것이라 사료된다”고 연구의 의의를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 한국연구재단 뇌과학원천기술개발사업, 리더연구자사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 미국 국립과학원 회보(PNAS, Proceedings of National Academy of Sciences, U.S.A.) (IF : 9.504, JCR 상위 : 7.031 % ) 최신호에 게재되었다. * (논문명) ANO1/TMEM16A regulates process maturation in radial glial cells in the developing brain - (제1저자) KIST 신경과학연구단 홍규상 선임연구원 중앙대학교 약학대학 이성훈 조교수 - (교신저자) KIST 뇌과학연구소 오우택 책임연구원 <그림설명> [그림 1] +/+: 일반마우스의 두뇌에서의 뉴런들 분포 -/- : 아녹타민1 녹아웃 마우스의 두뇌에서의 뉴런들 분포 일반마우스는 CUX1/NOR1로 표시된 레이어 마커안에 잘 분포되어 있으나, 아녹타민1이 결핍된 마우스는 경계없이 퍼져있는 것으로 확인되어, 제대로 뉴런들이 있어야할 곳에 위치되지 않았음 [그림 2] +/+: 일반마우스의 두뇌 크기(평균치) +/- 부모 중 한쪽의 염색체에만 아녹타민1 이 결핍된 경우 -/- : 부모 양쪽 모두 아녹타민1 결핍된 경우 +/-, -/- 모두 스탠다드 에러(일반적으로 정상으로 인정되는 오류의 범위)를 벗어난 두뇌 크기를 보여줌 [그림 3] 대표적 신경줄기세포인 Radil gila cell의 두뇌에서의 발달과정. BDNF 성장인자(BDNF가 TrkB리셉터에 결합하면 세포 내부에 칼슘이 생성되고 아녹타민1 이 활성화됨) 에 의한 아녹타민1의 활성화와 이에 따른 신경줄기세포 섬모의 조절 모식도.

- 치매DTC융합연구단, 한계 극복한 새로운 패러다임의 치매 치료약물 개발 - 기존 약물의 실패 원인을 밝히고 이를 해결할 신규 치료 기전 규명 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 치매DTC융합연구단 박기덕 박사 연구팀은 반응성교세포연구단 이창준 박사 연구팀(현, IBS)과의 융합연구를 통해 알츠하이머성 치매를 극복할 수 있는 새로운 패러다임의 연구결과를 발표하였다. KIST 연구진은 기존 약물의 한계를 극복 할 수 있는 신규 치매 치료 약물을 개발하였다. 이 신약은 알츠하이머 치매환자의 뇌에서 과생성되는 가바(GABA)*의 양을 줄일 수 있는 물질로, 가바로 인한 치매환자의 기억력 저하 및 인지 장애를 획기적으로 개선할 수 있는 치료 후보약물이다. *GABA : 포유류의 중추신경계에 생기는 억제성 신호 전달 물질로써, 반응성 성상교세포에서 가바가 과생성되면 기억력 저하나 인지 장애를 유발한다. KIST 연구진은 기존 약물들은 초기에는 가바의 양을 줄여주어 인지기능을 개선시킬 수 있었지만, 장기간 투여 시 생체 내 대체기전**이 작동하기 시작하면서 가바의 양이 다시 증가하고 인지 장애가 다시 생긴다는 사실을 규명했다. **대체기전 : 생체 내 주요 역할을 담당하는 기전이 억제되어 기능을 상실하였을 때 이를 대신해서 같은 역할을 할 수 있도록 작동되는 생체 내 보상기전 반면에, KIST 연구진이 개발한 후보약물은 장기간 투여 시에도 이러한 대체기전을 작동시키지 않음으로써 장기간 동안 지속적으로 인지기능을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 알츠하이머병에 걸린 유전자 변이 실험용 쥐에 투여하여 다양한 행동실험을 통해 인지기능이 회복된 것을 확인했을 뿐 아니라, 적은 용량으로 장기간 투여한 시험에서도 월등한 인지기능 개선 효능을 확인하였다. 특히, 약물로서의 적합성(ADME/Tox)을 검증한 결과 이 신약 후보약물은 인체의 뇌 속으로 매우 높은 효율로 전달되었으며, 다른 신경계에 부작용이 없는 뛰어난 약물성을 나타냈다. 이번 연구결과는 과거 임상에서 단기적 효능을 보였음에도 결국 승인되지 못한 기존 약물의 실패 원인을 규명하였을 뿐만 아니라, 이러한 한계를 극복할 수 있어 주목받고 있다. KIST 박기덕 박사는 “개발된 후보약물은 치매에 의한 인지장애를 장기간 동안 지속적으로 개선시킬 수 있음이 확인되었다”며, “후보약물의 우수한 효능 뿐만아니라 뇌 투과율 및 인체 안전성이 뛰어나 장기간 진행되는 치매 치료약물 임상 시험에서 좋은 결과를 얻을 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이는 국가과학기술연구회(NST, 이사장 원광연)에서 시행한 융합연구사업 가운데 KIST 치매DTC융합연구단 사업(단장 배애님)으로 수행되었다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 사이언스의 자매지인 ‘Science Advances’ (IF: 11.51, JCR 분야 상위 5.47%) 최신호에 온라인 게재되었다. 본 후보약물은 2017년 ㈜메가바이오숲에 기술이전(선급금 5.5억원, 정액기술료 60억원, 경상기술료 3%) 되었으며, 현재 글로벌 신약개발을 위한 영장류 기반 전임상 시험이 진행 중이고, 2019년 하반기에 임상 시험 승인을 신청할 계획이다. *(논문명) Newly developed reversible MAO-B inhibitor circumvents the shortcomings of irreversible inhibitors in Alzheimer’s disease - (제1저자)한국과학기술연구원 박종현 연구원 - (교신저자)한국과학기술연구원 이창준 책임연구원(現 IBS 인지 및 사회성 연구단 공동단장) - (교신저자)한국과학기술연구원 박기덕 책임연구원 <그림설명> <그림1> 기존 약물의 단기 효능 한계와 이를 극복한 신규 치료약물의 지속적 효능 <그림2> 대체기전에 의한 기존 약물의 한계 및 이를 극복한 신규약물의 치료기전

- 고지혈증 진단에 타액(침)을 이용한 비침습형 콜레스테롤 고감도 분석 기술 개발 - 향후 타액(침) 및 체액(소변, 땀)을 이용한 극미량 바이오마커 검출 응용 기대 현대인의 식습관과 생활방식의 변화로 인해, 비만 및 대사성 질환 환자의 증가는 국민의 건강 뿐 아니라 막대한 국가·사회적 비용을 소모할 정도로 심각한 문제로 야기되고 있다. 따라서 전주기적 조기진단 및 질병 예방을 위해 일상생활에서 손쉽게 진단이 가능한 비침습적 스크리닝 기술 및 자가진단의 필요성이 커지고 있다. 최근 국내 연구진이 사람의 타액(침) 만으로 콜레스테롤을 검출 및 분석할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 바이오마이크로시스템 연구단 이수현 박사팀은 혈액 검사 없이 고지혈증과 같은 지질대사 이상 질환자들의 타액(침)에 들어있는 극미량의 콜레스테롤을 분석할 수 있는 고감도 센서 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. 타액을 이용한 콜레스테롤 측정 기술은 고지혈증과 같은 질병을 손쉽게 자가 진단할 수 있다. 혈액 검사와 같은 기존 진단법은 침습적 검사법으로 통증으로 인한 스트레스 유발 및 각종 감염의 위험성을 지니는 단점이 지적되었다. 그러나 타액은 시간과 장소에 구애받지 않고 비침습적으로 손쉽게 시료 수집이 가능하고, 혈액 내의 콜레스테롤 같은 각종 바이오마커 농도와 높은 상관관계를 갖기 때문에 타액을 기반으로 하는 비침습적 진단기기 개발 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 그러나 타액 내의 콜레스테롤 농도는 혈액 대비 1/100~１/1,000 정도 수준에 불과하기 때문에 이를 위해서는 민감도가 향상된 센서 및 플랫폼 개발이 필수적이었다. KIST 연구진은 만성대사성 질환에 대한 전주기적인 조기진단 및 질환 예방을 위한 새로운 패러다임인 사용자 친화적인 임상진단 기술을 개발하기 위해서 타액의 측정 프로토콜을 정립하고, 기존의 휴대용 혈중 콜레스테롤 기반의 검출 센서에 비해 1,000 배 정도 높은 민감도를 가지는 센서 및 플랫폼을 개발하였다. KIST 이수현 박사팀은 고농도의 콜레스테롤 산화효소를 고정화할 수 있는 나이트로셀룰로스(Nitrocellulose)* 페이퍼와 백금 나노 구조를 갖는 고성능 센서를 각각 제작하여, 결합했다. 이 결합된 센서는 타액 내 극미량(ng/ml, 1ml(밀리미터) 용액 속에 존재하는 ng(나노그램)) 수준의 콜레스테롤을 전기화학적 임피던스** 변화 측정을 통해 검출이 가능하다. 이는 기존에 빛이 흡수하는 정도로 농도를 측정하는 흡광법과 비교시 약 100배 높은 감도이다. 연구진은 제작된 센서로 실제 고지혈증 환자의 혈액 및 타액 샘플을 측정·비교한 결과, 타액 내 존재하는 콜레스테롤의 농도가 혈액 내 농도 대비 약 1/1000 정도 비례하여 낮게 존재하는 것을 확인하였다. *나이트로셀룰로스(Nitrocellulose) : 플래쉬 코튼이라고 불리는 섬유소(셀룰로스) 중합체의 일종 **전기화학 임피던스 측정(Electrochemical impedimetry) : 주파수가 다른 교류신호를 셀에 부여하여 계측하는 측정 방법 KIST 이수현 박사는 “이번 기술은 타액·체액 기반의 각종 호르몬 및 포도당 검출 등에 다양하게 응용될 수 있으며, 혈액 기반 진단 칩 시장에 비해 편의성과 기술적 진보성에서 우위를 점할 것으로 기대된다.”고 연구의의를 밝혔다. 또한 “고지혈증을 비롯한 다양한 지질대사 이상 증세의 보다 정확한 진단과 실용화를 위해서 보다 많은 수의 임상 샘플을 이용한 타액 내 저밀도·고밀도 지질단백질 콜레스테롤 및 중성지방 검출을 위한 추가 연구를 수행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 한국연구재단 바이오·의료기술개발사업 및 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 센서 분야 국제학술지인 ‘Sensors and Actuators B: Chemical’ (IF : 5.667, JCR 분야 상위 2.459%) 최신호로 출판되었다. * (논문명) Enzyme-loaded paper combined impedimetric sensor for the determination of the low-level of cholesterol in saliva - (제1저자) 한국과학기술연구원 이이재 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이수현 책임연구원 <그림설명> <그림 1> 고지혈증 진단을 위한 타액(침) 내 극미량 콜레스테롤의 비침습적 검출 센서 개발

- KIST-단국대 공동연구팀, 비신경세포(별세포) 속 전달물질의 신경활성 조절기능 규명 - 소뇌 운동능력에 직접적 관여, 향후 뇌 손상으로 인한 운동 장애 및 질병 치료 기대 소뇌(Cerebellum)는 우리 몸의 평형유지 등에 관여하는 정밀한 제어기관으로, 운동 능력과 밀접하게 관련이 있다. 따라서 소뇌의 기능저하는 보행, 운동, 손의 움직임 등에 장애를 가져올 수 있고, 안구운동, 언어구사의 문제와도 연결되어있다고 알려져 있다. 이렇듯 소뇌의 신경세포가 손상되거나 신호전달이 이루어지지 않으면 운동신경 및 인지기능에 장애가 올 수 있다. 최근 국내연구진이 소뇌의 운동능력에 관여하는 신경세포의 역할 외에도, 비신경세포에서 나온 억제성 전달물질이 신경세포의 활성을 조절하여 운동 능력에 관여한다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 신경교세포연구단 이창준 박사 연구팀은 단국대학교 윤보은 교수팀과의 공동연구를 통해 뇌의 비신경세포인 ‘별세포’*에서 합성되어 지속적으로 분비되는 ‘가바’**라는 물질이 신경세포의 활성을 조절하고 나아가 운동 능력에 관여하는 것을 세계 최초로 밝혔다. *별세포(Astrocyte) : 신경세포 주변의 비신경세포. 비신경세포(Glia)에서 가장 큰 비중을 차지하는 세포로 뇌와 척수에 존재하는데, 별모양을 하고 있어 별세포라 일컬어진다. 신경세포의 이온농도 조절, 노페물 제거, 식세포작용 역할 **지속적 가바(Tonic GABA) : 신경계의 균형을 유지하는데 중요한 물질. 신호를 전달하는 물질 중 억제성 물질인 가바는 다양한 작용방식으로 분출되는데 그 중 지속적 가바는 비신경세포에서 지속적으로 분비되어 지속적 가바로 불린다. KIST 이창준 박사팀은 소뇌 속의 비신경세포인 별세포가 억제성 신호전달 물질인 가바를 생산하고 분비하는 역할을 하며, 비신경세포에 항상 존재하는 ‘지속적 가바’는 뇌 내 흥분과 억제의 균형 유지에 필수적인 기작으로 소뇌 신경세포의 흥분 정도, 신호전달, 시냅스의 환경에 따른 구조 ·기능적 변화 등을 조절한다는 것을 확인하였다. 또한 동물 행동실험을 통해 이것이 소뇌의 주기능인 운동조절기능에 기여한다는 것을 밝혔다. 연구진은 실험을 통해 실험쥐에게 저해제를 먹여 ‘지속적 가바’의 생산을 감소시킨 쥐와 유전자 변이를 통해 ‘지속적 가바’를 분비하는데 문제가 생긴 쥐는 운동조절이 향상된 반면, ‘지속적 가바’의 생산을 비정상적으로 증가(활성화)시킨 쥐는 운동능력 감소 및 조절기능이 떨어진 것을 확인했다. 또한, ‘지속적 가바’의 생산이 감소된 쥐의 경우 대조군에 비하여 30~60% 까지 운동 능력이 향상되었으며, ‘지속적 가바’가 과잉 증가된 경우에는 대조군에 비하여 운동능력이 40%정도 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구는 KIST 연구진이 사이언스지(2010년), 세계생리학회지(2014년)에 발표한 연구결과에 대한 후속연구로, 선행 연구들을 통해 비신경세포에서 억제성 신경전달물질인 가바가 분비되고, 합성된다는 연구 결과를 발표한바 있다. 연구진은 이를 바탕으로 기존 연구 결과에서 생리적 기능에 대해 보고된 것이 없는 ‘지속적 가바’가 뇌에서 신경세포의 활성과 신호전달에 미치는 영향을 밝혔고, 그것이 운동조절이라는 생리적 역할과 직접적 연관이 있다는 것을 규명하여 비신경세포가 뇌 기능 조절에 중요하게 작용함을 밝혔다. KIST 이창준 박사는 “현재 소뇌의 손상 및 퇴화와 관련된 운동장애는 추가적인 손상을 늦추거나 장애의 진행을 막는 정도의 치료가 이루어지고 있다. 본 연구를 바탕으로 소뇌 운동실조증으로 인한 운동질환(보행장애, 균형장애)과 흥분·억제 균형 이상으로 발생한 질환(안구운동 장애 등)에 대해 보다 적극적이고 근본적인 치료가 가능할 것으로 전망한다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 한국연구재단 뇌과학원천기술개발사업, 리더연구자사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 미국 국립과학원 회보(PNAS, Proceedings of National Academy of Sciences, U.S.A.) (IF : 10.4, JCR 상위 : 5.469 % ) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Control of motor coordination by astrocytic tonic GABA release through modulation of excitation/inhibition balance in cerebellum - (제 1 저자) 한국과학기술연구원 우준성 박사 - (교신 저자) 한국과학기술연구원 이창준 박사, 단국대학교 윤보은 교수 <그림설명> <그림 1> 소뇌에서 지속적 가바의 증가와 감소 지속적 가바의 분비의 채널을 담당하는 Best1이 결손된 마우스에서 지속적 가바가 현저히 감소됨을 확인하였고 (좌), 지속적 가바의 합성을 담당하는 효소인 MAOB가 별세포에서는 특이적으로 과발현되게 유도한 마우스에서는 지속적 가바가 증가함을 확인하였다 (우). <그림 2> 지속적 가바의 증가와 감소에 따라 조절되는 소뇌의 시냅스 전달 지속적 가바의 분비가 저해된 Best1 KO 마우스에서는 소뇌 신경세포의 발화 빈도가 증가해(붉은색 라인 증가) 신경전달이 원활하게 이루어졌고, 지속적 가바가 증가한 GFAP-MAOB 마우스에서는 반대현상이 나타나는 것을 소뇌의 MF-PC 시냅스 (좌) 및 PF-PC 시냅스에서 확인하였다.

- 소뇌(cerebellum) 시냅스의 안정적인 학습 매커니즘 규명 - 새로운 광유전학 단백질로 다양한 뇌 부위 특성 연구에 활용 가능 소뇌(cerebellum)는 똑바로 걷거나 눈꺼풀, 눈동자가 움직이는 것과 같이 대뇌의 기능으로 이루어지는 근육운동을 세밀하게 만들고, 조화를 돕는 중요한 뇌 부위이다. 이러한 소뇌의 활동은 그 안에 존재하는 엄청난 양의 신경세포들 간 신호전달의 효율이 변화하고 그 변화를 유지하면서 일어난다. 최근 국내 연구진이 새로운 광유전학 단백질을 이용하여 신경신호의 효율 변화를 유지하는 뇌의 매커니즘 및 작동 타이밍을 규명했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 기능커넥토믹스연구단 게이코 야마모토 박사 연구팀(제1저자 김태곤 박사, 공동교신저자 유키오 야마모토 박사)은 일상적인 움직임의 미세조정과 운동학습을 담당한다고 알려진 뇌 부위인 소뇌(cerebellum)의 시냅스를 이용하여 소뇌의 학습 매커니즘을 규명하고, 시냅스의 신호 전달 효율의 변화 및 그 변화의 유지를 유발하는 스위치 체계를 발견했다. 시냅스(synapse)는 뇌세포끼리 신호를 전달하는 세포의 작은 부위이다. 시냅스에서는 자극의 세기, 반복 정도 등에 따라 신호의 전달 효율이 달라지고, 결국 똑같은 자극에 대해 정보처리 방식도 점점 달라지게 된다. 이 과정은 새로운 정보를 받아들여 학습하는 과정이고, 안정적인 학습을 위해서는 효율이 변화된 후 유지(장기간시냅스 억제/강화, long-term synaptic depression/potentiation)가 가능해야한다고 알려져 있다. 특히, KIST 게이코 박사팀은 세포내 수송경로(intracellular endosomal pathway)가 정보전달 효율의 변화와 유지의 핵심 기작으로 쓰인다는 그간의 가설을 증명했다. 또한 연구진은 변화한 효율의 유지를 유발하는 스위치 체계를 발견하여 소뇌 시냅스의 학습 매커니즘을 규명했다. 연구진은 푸른빛을 흡수하는 동안만 세포내 수송을 방해하는 새로운 광유전학 단백질 (LOV-Rab7TN)을 개발하였다. 먼저 전기적 자극을 가하여 시냅스억제 스위치를 작동시키고, 이 억제를 유지시키는 스위치가 켜질 것이라 예상되는 특정시점(억제 유도 후 약 15분 후)에 맞추어 빛을 가하여, 세포내 수송을 방해하는 광유전학 단백질을 활성화시켰다. 특정시점을 벗어난 푸른빛은 시냅스 정보전달 효율 변화에 아무런 영향을 미치지 못하고, 유지 스위치 작동시점에 맞추게 되면 성공적으로 시냅스억제를 중단시킬 수 있었다. 소뇌 시냅스는 효율 변화를 일으키는 자극에 항상 노출되어있지만, 변화 스위치와 유지 스위치가 순차적으로 작동하기 때문에 안정적인 학습이 가능해진다는 결론을 얻을 수 있었다. 연구진은 기존의 이론인 지속적으로 상태를 유지시켜주는 체계가 작동하는 것이 아니라 일시적인 스위치의 작동만으로도 시냅스가 안정적인 상태를 유지할 수 있다는 것을 밝혔다. 특히 이 순차적 스위치 체계는 세포내 수송체계를 통해 구현되고, 연구진이 개발한 광유전학 단백질을 통해 성공적으로 이를 조절할 수 있음을 보인 것이다. 순차적인 스위치 체계는 향후 다른 뇌 부위의 시냅스에도 적용하여, 빠르게 변화하면서도 안정적으로 정보를 처리하는 뇌의 독특한 특성을 설명하는 데 기여할 것이라 전망된다. 또한 연구과정에서 개발한 새로운 광유전학 단백질은 뇌세포 뿐 아니라 다른 종류의 세포내 수송체계에 대한 연구에도 광범위하게 적용가능하다. KIST 게이코 박사는 “소뇌에서 시냅스의 신호전달 효율의 변화를 유지하는 매커니즘을 밝히고 빛을 이용하여 이를 조절할 수 있다는 결과는 향후 움직임의 미세한 조정에 어려움을 겪거나 그런 조정을 학습하는 데 어려움을 겪는 환자들의 재활 등에 기여할 수 있을 것으로 전망한다.”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 중견연구자지원사업으로 수행되었다. 연구성과는 유명 과학저널인 ‘Nature Communications’ (IF: 12.124)에 9월 1일(금)자 온라인 게재되었다. <그림설명> <그림 1> LOV가 작동하는 방식 <그림 2> 실험 방식. 세포내 수송을 방해하는 Rab7TN을 LOV에 결합시켜 세포내에 발현하고 전기적으로 세포에 시냅스억제를 유도한 후 특정 시점에 푸른 빛을 가하여 세포내 수송을 방해함 <그림 3> 푸른빛을 특정시점 (시냅스 억제유도 후13-18분)에 가했을 때 억제되던 시냅스가 다시 제 위치로 돌아오는 상황 (붉은 동그라미)

저절로 춤추는 ‘무도병’, 새로운 치료기전 찾아 - 퇴행성 뇌질환인 ‘헌팅턴 무도병’, 특정 효소의 조절로 신경세포 기능 회복 - 운동조절능력 향상과 수명 연장, 향후 퇴행성 뇌질환 치료에 기여 헌팅턴 무도병(Huntington’s chorea)이라고도 알려져 있는 헌팅턴병(Huntington’s Disease)은 유전적인 결함으로 뇌의 특정부위인 선조체의 신경세포에 광범위한 손상이 생겨 자신이 의도하지 않는 상태에서도 손과 발이 저절로 움직이는 퇴행성 뇌질환이다. 이 질병은 심각한 정신과적 증상과 더불어 나중에는 치매를 동반하는 것으로 알려져 있다. 뇌과학이 발달하기 이전의 중세에는 ‘춤추는 병(무도병)’에 걸린 사람들은 마녀사냥의 대상이 되어 화형에 처해진 경우도 있었다. 19세기, 이 ‘춤추는 병’은 의사 ‘조지 헌팅턴(George Huntington)’에 의해 부모로부터 자식에게 유전된다는 사실이 처음 발견되었고, 20세기에 들어 사람의 염색체 4번에 위치한 헌팅틴 유전자의 돌연변이(mutant Huntingtin)가 원인임이 밝혀졌다. 이후 춤추는 무도병, ‘헌팅턴병’에 대한 연구는 많이 이루어졌지만 아직까지 이 뇌질환을 호전시킬 약물이나 그 밖의 치료법은 전무했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌의약연구단 류훈 박사연구팀(제1저자 이정희 박사, 황유진 박사, 김연하 박사, 이민영 박사, 현승재 박사과정)은 지난 15년간 헌팅턴병의 병리기전을 탐구하고 더불어 질병을 완화시킬 수 있는 약물 개발에 집중해왔다. 특히, 류훈 박사팀은 지난 연구에서 헌팅턴병 환자의 뇌 조직에서 ‘히스톤메틸화효소’의 증가에 따른 염색질의 응집 현상을 발견(*참고. PNAS 2006, Nucleic Acids Research 2014)한 바 있는데, 이번 연구를 통해 헌팅턴병 초파리 모델과 생쥐 동물모델에서 히스톤메틸화효소가 비정상적으로 증가하였을 경우 신경세포의 기능을 변화시키고 뇌의 병리와 운동조절에 이상을 일으키는 것을 밝혔다. 류훈 박사연구팀은 이 히스톤메틸화효소를 약물 타깃으로서의 가능성을 확인하고 헌팅턴병 생쥐모델에서 중개연구를 시행하였다. 흥미롭게도 비정상적으로 증가한 히스톤메틸화효소를 기존에 알려진 항생제 약물로 억제하면 히스톤메틸화의 항상성이 균형을 이루어 헌팅턴병 생쥐의 위축된 뇌의 선조체 신경세포의 기능이 회복될 뿐만 아니라, 운동조절능력의 향상과 수명이 연장된다는 사실을 밝혔다. KIST 류훈 박사는 “이번 연구는 헌팅턴병에서 보이는 신경세포의 손상과 행동장애를 완화시킬 수 있는 후성유전학적 치료제 개발의 가능성을 제시한다.”고 말하며, “이번 치료기전을 통해 다른 퇴행성 뇌질환인 치매, 파킨슨병과 같은 병리기전에 대한 이해와 치료에도 크게 기여할 것”이라고 밝혔다. 연구진은 실험에 사용한 항암제가 뇌질환 치료제로써 약효를 보이나 높은 농도에서 세포독성을 보이는 문제가 있어 향후 무해한 유사체 약물의 개발 등, 개선되어야할 점이 남아있다고 지적했다. 본 연구는 KIST 주도하에 미국 보스턴 의대와 공동연구로 진행하였으며, 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행되었다. 연구성과는 뇌병리 연구분야의 권위지로 알려진 ‘Acta Neuropathologica’ (IF : 11.360)의 PubMed 카테고리에 6월 7일(수)자 온라인 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 히스톤메틸화효소를 약물(nogalamycin)로 조절한 결과, 헌팅턴병 생쥐의 선조체 신경세포(Striatal neurons) 핵 안에서 응집된 염색질 (빨강색)과 핵질 (파랑)이 다시 풀어져 분자적 변형이 복구되고 있음을 보여줌. <그림 2> 헌팅턴병 생쥐의 선조체 신경세포 위축(atrophy)되어져 있는데, 약물(nogalamycin)을 투여한 결과 신경세포의 크기가 회복되고 있음을 보여줌. <그림 3> 헌팅턴병 생쥐의 선조체 신경세포의 시냅스 구조 (주황색 화살표) 역시 위축되어 있는데, 약물(nogalamycin)을 투여한 결과 시냅스의 구조가 회복되고 있음을 보여줌.

단백질 당화, 뇌 인지기능에 영향 미친다 - 비정상적으로 증가된 단백질 당화와 학습능력 저하의 상관관계 규명 - 노화에 따른 당화 증가와 인지기능 저하 사이의 새로운 연결고리 제시 단백질에 일어나는 당화(오글루넥 糖化, O-GlcNAc glycosylation)*는 단백질의 기능을 조절하여 세포의 영양상태를 반영하는 신호전달체계로써, 세포의 영양상태 불균형에 따른 부적절한 당화는 현대인의 만성질환을 유발하는 원인으로 알려져 있다. 최근 국내 연구진이 단백질에 일어나는 오글루넥 당화가 비정상적으로 증가될 때, 신경 세포간의 결합세기의 유동성이 떨어지고 인지기능이 저하되는 것을 밝혔다. *오글루넥 당화(O-GlcNAc glycosylation): 단백질에 포도당 유도체인 ‘아세틸글루코사민’이 결합하는 것 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 임혜원 박사는 울산과학기술원(UNIST, 총장 정무영) 서판길 교수와의 공동연구를 통해 유전자 변형을 통해 오글루넥 당화를 인위적으로 증가시킨 실험 쥐의 경우 새로운 정보를 학습하는데 더 오랜 시간이 소요되며, 학습한 정보의 정확성도 떨어진다는 사실을 규명했다. 본 공동 연구진은 실험을 통해 일반적으로 새로운 정보를 습득할 시에 두뇌의 해마 부위에 위치한 신경세포간의 연결세기가 변화하는 과정이 필수로 일어나야 하지만, 당화가 증가된 유전자 변형 쥐에서는 외부에서 학습을 유발하는 자극이 주어졌을 때도 신경세포 간 연결의 세기가 유동적으로 변하지 않음을 증명했다. 오글루넥 당화는 포도당의 유도체가 단백질에 결합하여 일어나는 변화로써, 체내의 포도당 농도에 따라 민감하게 반응한다는 사실이 알려져 있으며 유전자의 발현이나 세포가 성장하여 분열하고 다시 성장하여 증식하는 세포주기 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 학계에 보고된 바 있다. 본 연구는 오글루넥 당화와 학습능력 사이의 상관관계를 관찰하여 세포의 영양상태가 뇌 인지기능에도 영향을 줄 수 있음을 밝혔다는 점에서 큰 의미가 있다. 이번 연구 결과를 통해 KIST 임혜원 박사는 “치매와 같은 퇴행성 뇌질환뿐만 아니라, 노화 및 당뇨에서 흔히 발생하는 비정상적인 단백질 당화와 인지기능 저하 사이의 상관관계에 대해 추가 연구를 통해 더욱 면밀히 관찰할 필요가 있다” 고 말했다. 이번 연구는 미래창조과학부(장관 최양희) 바이오의료기술, 뇌과학원천기술개발사업 및 KIST 기관고유사업 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 에 4월 3일(월)자 온라인 판에 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 뇌단백질의 오글루넥 당화가 비정상적으로 증가된 유전자변형 쥐 모델에서 인지기능이 저하됨을 확인 <그림 2> 본 연구에서 사용된 다양한 행동실험에서 정상쥐 대비 Oga+/-쥐의 인지기능이 현저히 저하됨

신경 장애, 생체에 이식한 신경전극으로 치료한다 - 생체 적합성이 우수한 나노섬유 기반의 생체이식형 신경전극 개발 - 신경장애 치료를 위한 신호 감지 및 제어시스템 연구에 기여 국내 연구진이 장기간 신경 자극에 의해 발생하는 신경 신호를 기록할 수 있는 안정하고 효율적인 생체이식형 신경전극 개발에 성공했다. 이 기술은 중추·말초 신경계 질병 및 손상에 의해 발생하는 신경장애의 치료를 위한 목적으로 사용되는 신경전극 기반 신경신호 감지 및 제어 시스템 연구에 도움이 될 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 바이오마이크로시스템연구단 이수현 박사팀은 경희대학교 치과재료학교실 권일근 교수팀, 건국대학교 수의과대학 도선희 교수팀과 공동연구를 통해 스펀지 형태의 다공성 나노섬유구조체 표면에 은 나노 입자를 잉크젯 프린팅 방식으로 전사한 신경 전극 개발에 성공했다. 연구진은 개발한 생체이식형 전극이 말초신경계의 신경 신호를 장기간 동안 안정적으로 측정 가능하다고 밝혔다. 최근 중추신경계와 말초신경계에서의 신경치료는 생체 신경 신호의 측정 및 자극이 가능한 이식형 신경 전극을 삽입하는 치료방법이 주목받고 있는데 주로 척추 손상 환자의 재활과 치료, 시신경 자극을 통한 인공 시각 구성, 정신적 질환의 치료를 위한 뇌 심부 자극술등의 치료 및 재활에 폭넓게 활용되고 있다. 그러나 기존 대부분의 이식형 신경 전극의 경우, 실리콘이나 고분자 필름을 하부구조로 제작되어 물질 투과성이 낮고, 체내에 이식이 된 후에 신경에 충분한 영양소 및 산소공급이 힘들며, 신경 조직에 비해 상대적으로 기계적 강도가 높아 이식부위에 기계적 부조화에 의한 상처가 발생하기 쉽다. 또한 체내에서 이물반응에 의한 염증으로 신경전극이 주변 조직과 차단되어 장기간 신경신호 검출이 어렵다는 한계가 있었다. 이에, 본 연구팀은 염증억제와 장기간 미세한 신경신호 검출을 위해서 신경전극의 유연성과 물질 투과성을 크게 향상시키면서 전기적으로 높은 감도를 갖는 신경전극을 개발하였다. 기존의 신경전극에 비해 월등히 향상된 유연성과 투과성을 갖기 위해서 나노섬유(Polyimide, 폴리이미드)를 이용하여 신경전극의 하부구조를 만들고, 그 위에 은 나노입자를 잉크젯 프린팅 방식으로 전사(Patterning, 패터닝)하였다. 그리고 전사된 은 나노입자 위에 전기적인 성능을 개선하기 위해서 전도성 고분자를 증착시켰다. 이렇게 제작된 신경전극은 체내 이식 후, 신경조직을 검사한 결과 신경 변형이나 위축 등 아무런 손상이 발생하지 않은 것을 확인하였다. 그 결과, 전기적 신호 감도가 뛰어나고 동시에 장기간 안정적인 신경 신호 기록이 가능한 신경전극을 개발할 수 있었다. 이수현 박사는 “본 연구로 개발된 신경전극은 장기간에 걸친 뛰어난 생체적합성을 검증받아 중추 및 말초신경계 손상의 신경계 장애인을 치료할 수 있는 안정적인 신경신호 검출과 기록이 가능하다. 또한 이 신경전극 개발에 적용된 기술은 각종 체내 삽입형 소자의 생체적합성을 향상시키는데 적용될 수 있다” 고 말했다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)의 공공복지안전연구사업으로 “신경계 장애인의 신경신호 감지 및 제어 원천기술개발”과제(총괄과제책임자, KIST 강지윤 단장) 및 KIST 기관고유사업의 지원으로 이루어졌으며, 연구결과는 미국화학학회(ACS)에서 발간하는 세계적인 권위지인 나노 분야 국제학술지 ACS NANO (IF:13.334)에 2월 14일(화)자 온라인 판에 게재되었다. * (논문명) Flexible and Highly Biocompatible Nanofiber-Based Electrodes for Neural Surface Interfacing - (제1저자) 허동녕 박사, The George Washington University 포닥(前 경희대 박사) - (교신저자) 한국과학기술연구원(KIST) 이수현 박사(과제 실무책임자) 경희대학교 권일근 교수(세부과제 4, 공동연구자) 건국대학교 도선희 교수(위탁과제 연구(동물실험) <그림 설명> <그림 1> 다공성 나노섬유 기반의 유연한 성질의 신경전극 제작 과정 <그림 2> 잉크젯 프린팅 방식으로 제작된 다공성 나노섬유 기반의 신경전극 개념도

내 몸의 GPS, 공간과 상황을 인지하는 장소 세포의 매커니즘 규명 - KIST 뇌과학연구소 외국인 유치과학자, 장소 세포의 공간적, 감각적 기능 규명 - 트레드밀 활용 쥐 실험을 통해 물체에 대한 장소세포의 활동 기록·관찰 뇌의 해마(hippocampus)는 우리가 경험하는 사건을 기억하는데 필수적인 뇌 영역이다. 해마에 있는 각 세포가 우리가 있는 특정위치를 암호화하기 때문에, ‘장소 세포’(place cell)라고 일컫는다. 최근 국내 연구진이 내 몸 안의 GPS, 장소 세포에 대한 매커니즘을 규명했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 세바스쳔 로열 박사(Sebastien Royer)는 KU-KIST 학연프로그램을 통해 고려대학교(총장 염재호) 심리학과 최준식 교수팀과 공동으로 공간과 사건/상황을 인지하고 기억하는 장소 세포의 기작(매커니즘)을 규명했다고 밝혔다. 해마라는 뇌의 부위에서 발견된 장소 세포는 장소를 인지하고 자기좌표를 파악하여 길 찾기에 도움을 주는 신경세포로 동물과 인간이 어떤 특정한 위치에 있는 경우만 발화하기 때문에 공간 좌표를 부호화한다고 알려진 신경세포이다. 해마의 장소 세포에 관한 연구는 2014년 노벨 생리학상을 수상한 바 있으며, 행동인지신경과학 분야의 첨단 주제로 알려져 있다. 본 연구진은 지금까지의 연구들이 모든 장소 세포가 같은 방식으로 공간정보를 기록하고 저장한다는 학설에 반해, 장소 세포는 공간적 정보와 비공간적(감각적) 정보를 집적하는 두 종류로 분명히 구분되며, 이들이 해마상의 해부학적 구조를 따라 상？하층으로 질서정연하게 배열되어 있음을 발견하였다. 본 연구에서는 실험용 쥐가 거칠거나 부드러운 바닥 혹은 튀어나온 돌기 등 다양한 촉각 단서가 부착된 트레드밀을 걷게 하면서 뇌의 신경활동을 기록하였다. 연구진은 실험용 쥐의 해마에 정교한 반도체 기판으로 이루어진 미세전극(실리콘 프로브)을 삽입하여 수십에서 수백 개에 이르는 장소 세포의 활동을 동시에 기록했다. 기록된 장소 세포들은 트레드밀 상에서의 위치를 부호화하는 방식에 따라 두 가지 유형으로 나뉘는데, 첫 번째 그룹은 기존의 장소 세포 이론에서 알려진 바와 같이 트레드밀 상의 특정 위치에서 발화하는 양상을 보였다. 두 번째 그룹은 트레드밀 상의 위치와는 상관없이 어느 특정 촉각 단서에 의존적으로 발화하는 양상을 보였다. 예를 들어 튀어나온 돌기 형상의 촉각 단서를 중심으로 발화하는 두 번째 그룹의 장소 세포의 경우, 그 촉각 단서를 제거하자마자 발화가 사라졌고 반대로, 트레드밀의 다른 위치에 똑같은 촉각 단서를 부착하기만 하면 즉시 유사한 발화 양상이 나타났다. 이러한 두 가지 유형으로 구분되는 장소 세포들의 발화 방식은 다양한 실험 조건에서 안정적으로 관찰되었다. -장소 세포 1그룹 : 공간적 위치 좌표를 인식하는 CM(context-modulated) 세포 -장소 세포 2그룹 : 주요 지형지물을 감각적으로 인식하는 LV(Landmark vector)세포 본 연구진은 세계 최초로 두 종류의 장소 세포들이 해마의 같은 영역에서 서로 다른 층(layers)을 따라 배열되어 있다는 것을 발견했다. 지금까지의 장소 세포 관련 연구들은 해마의 영역에 따른 수평적 분포에 집중하였으나, 본 연구진은 같은 영역에서 깊이에 따른 수직적 분포를 기능적으로 구분했다. KIST 세바스쳔 로열 박사는 “동물과 인간에서 기억의 핵심을 담당하는 해마가 장소와 관련된 추상적 정보를 어떻게 부호화하는지를 이해하는 데 한발 다가섰으며, 이러한 결과는 기억상실증이나 치매와 같은 기억 관련 질환들에서 망가진 신경회로를 대체할 수 있는 획기적인 방식을 발견하는 단서를 제공하고 새로운 인공지능 알고리즘을 제공하는 등 다양한 영역에 응용이 가능할 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 휴먼프런티어 사이언스 프로그램, 미래창조과학부(장관 최양희)의 뇌 원천 연구사업 및 KIST 기관고유사업의 지원으로 이루어졌으며, 연구결과는 저명한 국제학술지인 네이쳐 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, (IF : 11.329))에 2월 20일(월)자 온라인 판에 게재되었다. * (논문명) Place cells are more strongly tied to landmarks in deep than in superficial CA1 (Embargo:30 January 2017 at 1600 London time / 1100 US Eastern time ㅇddd30 January 2017 at 1600 London time / 1100 US Easte 1000 London time (GMT) / 0500 US Eastern Tim = 2월 20일(월요일) (한국시간 오후 7시) - (제1저자) Tristan Geiller - (교신저자) Sebastien Royer <그림 설명> <그림 1> (위) 인간 뇌와 (아래) 마우스 뇌 <그림 2> (좌) 해마의 신경회로, (우) 2가지 종류의 해마 장소세포들이 발화하는 양상 <그림 3> (좌) 촉각단서에 의존적인 장소세포가 단서가 제거되자 즉시 발화양상을 변화시키는 모양 (우) 반대로 촉각단서가 더해지자마자 새로운 발화양상이 출현하는 모양