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연구성과

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뇌 전기자극으로 공포기억 소멸 조종한다.

성과명 뇌 전기자극으로 공포기억 소멸 조종한다. 조회 7248
사업명 21세기 프론티어연구개발사업 지원기관 교육과학기술부
연구자명 신희섭 박사 연구기관 한국과학기술연구원
등록일 2011-12-26 발간일 2011-12-26
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첨부파일

뇌전기자극으로공포기억소멸조정.hwp(994.304 KB) , 다운로드 수 : 760회 바로보기

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핵심내용

-네이처 뉴로사이언스 게재, “불안 장애 원인 규명 및 치료법 제시” -

 

 

□ 외상 후 스트레스 장애는 공포기억이 소멸되지 않아서 생기는 질환으로, 테러, 교통사고, 성폭력 등 생명의 위협을 받는 충격적인 사건의 경험 후에 나타나 정상적인 사회생활을 방해한다.

 

 ○ 국내연구진이 공포기억이 소멸되는 뇌 기전을 규명해 불안장애 치료제 개발에 새로운 전기를 마련하였다.


□ 한국과학기술연구원 신희섭 박사가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부 21세기 프론티어연구개발사업의 프로테오믹스이용기술사업단(양은경 단장)의 지원을 받아 수행되었다.


□ 지금까지 시상(머리의 정중앙위치, 수면, 감각정보전달 담당), 전전두엽(머리앞부분, 고차원적인 인지기능 담당), 편도체(시상아래에 위치, 감정 담당) 등의 뇌부위가 정서조절에 관여한다고 알려져 왔으나 이들 사이의 정보전달 기전은 잘 알려져 있지 않았다.

 

□ 연구팀은 지난 5년간 이러한 정보전달 기전을 밝히기 위해 세포 간 정보전달 시 발생하는 전기신호를 집중적으로 연구하였다.


□ 연구팀은 작은 전극을 뇌의 시상에 삽입하여 작은 전류를 흘려주어 뉴런을 활성화 시키는 방법을 통해 “단발성 발화(신경세포 전기신호)”가 공포기억 소멸을 촉진함을 밝혀냈다.


 ○ “단발성 발화”는 정보 전달을 원활하게 하는 반면, “다발성 발화”와 반대의 기능을 한다. 연구팀은 이미 시상의 “다발성 발화”가 대뇌와 다른 뇌 부위와의 정보전달에 중요한 역할을 함을 밝힌바 있다.


 ○ 연구팀은 공포기억 소멸을 못하도록 조작한 돌연변이 생쥐에게 “단발성 발화”를 흘려준 결과 생쥐의 공포기억 소멸이 회복됨을 확인함으로써 “단발성 발화”가 공포기억 소멸을 촉진함을 밝혔다.

□ 또한, 연구팀은 “유전자 녹-다운”을 이용하여 시상에서 PLCβ4 유전자 발현이 억제되면 공포기억 소멸을 못한다는 사실을 발견했다.


    ※ 유전자 녹-다운 : 원하는 부위에 특정 유전자의 발현을 억제 하는 방법


□ 신희섭 박사는 “불안 장애는 그 환자 수가 최근 급격히 증가하고 있지만 원인이나 치료법이 확실하지 않았는데, 이번 연구결과를 통해 새로운 불안장애 치료 방법 개발이 가능해질 것으로 기대된다.”고 연구 의의를 밝혔다.


□ 연구결과는 세계적인 과학 학술지인 네이처 뉴로 사이언스 (Nature Neuroscience) 인터넷 판에 12월 25일자로 게재되었다.

상세내용

용  어  설  명

 

1. 공포기억 소멸 (fear extinction)
생쥐에서 조건화 된 공포 기억은 공포에 조건화되어 공포를 유도하는 자극에 지속적으로 노출되면 그 자극에 공포 반응이 줄어들게 되는데 이것을 공포 기억 소멸이라 한다.  

 

2. 녹 아웃(knock out)과 녹 다운 (knock down)
녹-아웃은 생쥐의 모든 부위에서 특정 유전자를 결손 시키는 방법이며, 녹 다운은 원하는 부위에 특정 유전자의 발현을 억제 하는 방법이다.

 

3. mGluR1-PLCβ4 신호 전달 (metabotropic glutamate receptor type 1 - Phospholipase-C β4 signaling)
시상에서 mGluR1은  대뇌로 부터의 glutamate라는 뉴로트랜스미터의 신호를 받는 수용체로 PLCβ4와 짝을 이루어 신호 전달 체계를 이룬다.  


4. 다발성발화* 및 단발성 발화
* T-타입 칼슘 통로 의존적 다발성 전기신호 (T-type dependent burst firing)
T-Type Ca channel은 전압의존통로로 과분극에 의해 활성화 되어 다발 전기 신호를 만든다. 이 다발 발화는 시상에서 잠, 압상스 간질, 감각 전달 등과 관련 있다고 알려져 있다.

 

 

                                       <단발성 발화>

 


그  림  설  명

 

1.  PLCβ4 녹아웃 생쥐는 공포기억소멸 학습을 못한다. :  녹아웃 생쥐는 공포 학습(a)과 공포 기억(b)은 정상이지만 공포기억소멸(c, 빈 원)을 못한다.

 

 

<그림 1>


2.  시상은 mGluR1-PLCβ4 신호 전달 체계를 통해 대뇌로부터 공포기억소멸 정보를 받는다:  정상 생쥐에서 시상에 PLCβ4 유전자 발현을 억제하는 shRNA를 가진 바이러스를 감염 시키면 공포기억소멸이 억제 된다(a, 빈 원). 또한 정상 생쥐의 등쪽 내측 핵에 mGluR1 억제제를 주입하면 공포기억소멸이 억제 된다(b, 빈 원).

 

 

 <그림 2>

 

3. 시상에  T-타입 칼슘 통로 억제제를 주입하면 공포기억소멸이 촉진 된다. : T-타입 칼슘 통로 전류(LVCC)가 돌연 변이 생쥐에서 증가 되어 있다(a). 증가된 전류를 억제하기 위해 T-타입 칼슘 통로 억제제를 시상의 등쪽 내측 핵에 주입 한 결과 돌연 변이 생쥐가 정상적으로 공포기억소멸을 하였다(b, 빈 원). 또한 정상 생쥐에게 억제제를 주입한 결과 공포기억소멸을 더 빠르게 하였다(c, 빈 원).

 

 

<그림 3>

 

4. 돌연변이 생쥐의 시상은 T-타입 전기 신호가 증가되어 있고, 정상 생쥐의 시상은 단일 전기 신호가 증가 되어 있다. : 시상(a)에서 돌연 변이 생쥐(c, 빈 원)는 단일성 전기 신호의 변화가 없는 반면 정상 생쥐(c, 채워진 원)는 단일성 전기 신호가 증가했다. 또한, 공포기억소멸 정도와 단일성 전기 신호 증가는 강한 연관성을 가진다(d). 하지만, T-타입 전기 신호(b, 아래)는 돌연 변이 생쥐(e, 빈 원)에서 증가 되어 있다.

 

<그림 4>

 

5. 시상의 등쪽 내측 핵에서 미세전기자극법에 의한 공포기억소멸 조절 :  돌연 변이 생쥐에서 단일성 전기 신호를 유발(a, 왼쪽)하는 전기 자극은 자극의 세기가 강할수록 공포기억소멸을 더 잘 촉진하였다(b, 원). 정상 생쥐에서 T-타입 전기 신호를 유발하는 전기 자극(a, 오른쪽)은 공포기억소멸을 억제하였으며(c, 빈 네모), 단일성 전기 신호를 유발하는 전기 자극은 공포기억소멸을 빠르게 하였다(c, 채워진 원).

 

<그림 5>

 

 

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