초록 ▼

장기저하작용(LTD)나 장기상승작용(LTP)은 시냅스의 연결강도가지속적으로 감소하거나 증가하는 이며, 이 두 현상은 학습과 기억에 대한 기초를 형성하는것으로 생각된다. LTD는 이 기전의 행동적 결말에 대한 기능적 의미가 명확하지 않는 해마에서 방대한 연구가 이루어 졌다. 또한 선택적 재생패턴의 발달과 관련이 있을 것으로 보이는 피질과 신경 근 연접부에서도 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구의 목적은민물가재의 도피반응에서 포유동물의 전형적인 LTD의 유도 상수(parameters)의 효과를 알아보기 위한 것이

장기저하작용(LTD)나 장기상승작용(LTP)은 시냅스의 연결강도가지속적으로 감소하거나 증가하는 이며, 이 두 현상은 학습과 기억에 대한 기초를 형성하는것으로 생각된다. LTD는 이 기전의 행동적 결말에 대한 기능적 의미가 명확하지 않는 해마에서 방대한 연구가 이루어 졌다. 또한 선택적 재생패턴의 발달과 관련이 있을 것으로 보이는 피질과 신경 근 연접부에서도 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구의 목적은민물가재의 도피반응에서 포유동물의 전형적인 LTD의 유도 상수(parameters)의 효과를 알아보기 위한 것이다. 가재의 도피반응은 흥분성 감소가 본래 잘 일어나고 명확한 행동적의미를 지니고 있다.본 연구의 결과로 세포 외 자극과 기록을 사용한 온전한 동물을 사용한 생체 내(invivo) 실험에서 LTD와 유사한 강도 의존적인 저하효과를 발견하였다. 감각 신경경로에낮은 주파수의 자극(LFS; 1-5 Hz, 5-15min)을 지속적으로 가했을 때 가재의 도피반응을 형성하는 명령 뉴런인 외측 거대 (LG) 뉴런의 발화 역치를 유의미하게 증가시켰다. 복부(abdomen)만을 분리하여 사용한 생체 외(in vitro) 실험에서도 낮은 주파수의 자극(LFS)이LG의 감각 신경경로를 통해 유발된 시냅스 후 전위의 LTD를 유도한다는 것을 발견하였다.이와 같이 LG의 반응의 흥분성 저하가 오래 지속되는 것은 감각신경이 손상되었거나, 적지 않은 전기자극으로 인한 신경내의 대사활동의 쇠진 때문일 수 있다. 그러나 LTD 유도에 억제성 시냅스 전달의 영향을 보기 위하여 GABA성 길항제인 picrotoxin을 투여한 후LFS를 가하였을때 Picrotoxin은 LG 뉴론의 흥분성에 직접 영향을 미치지 못하였으나 생체내 실험에서 LTD 유발을 거의 완전히 봉쇄 시켰고, 생체 내 실험에서는 매우 짧게 지속되는 저하작용이 일어났다. 이것은 LTD가 손상이나 대사활동의 쇠진으로 인한 효과일수 없으며, GABA성 전달이 가재의 LTD 유도에 어떤 역할을 함을 시사한다.한편, 포유류의 LTP/LTD에 관한 문헌을 살펴보면 LTD는 시냅스 후 뉴런에서 칼슘이일시적으로 증가하기 때문에 일어난다는 것이 일반적인 견해이다. 칼슘 농도가 크게 증가하면 LTP가 일어나는 반면에, 칼슘이 적절하게 증가하면 이차전달자를 통해 칼슘에 대한역치를 다르게 함으로써 LTD를 유발하는 것으로 생각된다. 기대한 바대로 감각 신경을통해 유발된 시냅스 후 전위의 LTD의 크기는 칼슘 chelator인 BAPTA를 LG의 세포 내 주입했을 때 LTD는 유의미하게 감소되었다. 그러므로, 본 시스템에서는 GABA성 전달이LG 뉴론의 흥분성을 제한하는데 어떤 역할을 해서 시냅스 후 세포에서 칼슘 이온의 농도를조절해서 LTD가 일어났을 가능성을 시사한다. 결론적으로 민물가재의 LG의 반사경로는복잡한 체계 보다 그 기능적 의미가 훨씬 더 이해하기 쉽기 때문에 향 후 기억과 학습의 분자, 세포기전을 규명하기 위한 LTD 연구를 하기에 좋은 동물모델이 될 수 있을 것이다.

Abstract ▼

Long-term depression (LTD) or potentiation (LTP) is apersistent decrease or increase in synaptic strength and is considered to form a basisfor learning and memory. LTD has been studied a great deal in the hippocampuswhere its functional significance for the behavioral consequences is ob

Long-term depression (LTD) or potentiation (LTP) is apersistent decrease or increase in synaptic strength and is considered to form a basisfor learning and memory. LTD has been studied a great deal in the hippocampuswhere its functional significance for the behavioral consequences is obscure. It is alsostudied in the cortex and at neuromuscular junctions where it is suspected of beingrelated to development of selective innervation patterns. The purpose of this studywas to explore the effects of typical LTD induction parameters in the crayfish escapereactions, where decreases of excitation readily occur naturally and have an obviousbehavioral consequence. In the in vivo study, using extracellular stimulation andrecordings, we have found intensity dependent depressive effects having LTD-likeparameters. A prolonged low frequency stimulation (LFS; 1-5 Hz, 5-15min) of thesensory roots significantly increased the stimulus threshold for the firing of the lateralgiant (LG) neuron, a command neuron for a form of crayfish escape response. In vitrostudy, using the isolated abdomen of the crayfish, we also found that the LFS inducedthe LTD of the sensory root evoked postsynaptic potential (PSP) from the LG. Itseemed possible that this long lasting depression of reflex excitation of the LGs wasdue to sensory damage or metabolic run-down within the ganglion due to theconsiderable amount of given stimulation. To determine the effect of inhibition on theLTD induction, LFS was given in the presence of picrotoxin, a GABAergic antagonist,which has no effect of its own on LG excitability. Picrotxon, however, almostcompletely blocked the LFS-induced LTD in the in-vivo study and caused only a veryshort-lasting form of depression in the in vitro study. It appears that the damage ormetabolic effects are an unlikely explanation for the LTD and this suggests thatGABA-ergic transmission may play some role in induction of LTD in crayfish. It iscommonly suggested in mammalian LTP/LTD literature, that LTD is caused by atransient rise in calcium in the neurons postsynpatic to the synapses undergoing theLTD. A large rise is thought to cause LTP while a modest rise causes LTD via asecond messenger cascade with differing calcium thresholds. Indeed, the magnitude ofLTD in the sensory root evoked PSP was significantly reduced by the intracellularinjection of BAPTA, a calcium chelator, into the LG. In the present system it ispossible that GABA-ergic transmission plays a role in limiting the excitation and hencethe Ca2+ rise on the postsynaptic side of the synapses undergoing LTD. In Sum,Crayfish LG reflex pathway may be an instructive site at which to study cellular andmolecular mechanism of LTD because in this system its functional consequences aremore likely to be understandable than in more complex systems.

목차 Contents

• 1. 서론...8
• 2. 연구방법 및 이론...11
• 3. 결과...14
• 4. 고찰...17
• 5. 결론...20
• 6. 인용문헌...21