초록 ▼

◆ 필요성
1. 억제성 신경세포의 역할이 뇌피질 신경망의 작동에 중요하게 작용.
2. 흥분성세포와는 달리 억제성 신경세포는 매우 다양한 형태와 기능을 갖음.
3. 억제성신경세포의 자세한 분류와 작동기전이 시각피질 신경망의 이해에 필수적임.
◆ 최종연구목표
1. 억제성 신경세포의 형태 및 기능에 따른 세부 분류.
2. 억제성 신경세포의 흥분성시냅스의 특성 연구.
3. 억제성 신경세포의 분류에 따른 시냅스가소성 특성과 기전.
◆ 연구내용 및 방법
1. 시각피질의 억제성 신경세포의 형태적

◆ 필요성
1. 억제성 신경세포의 역할이 뇌피질 신경망의 작동에 중요하게 작용.
2. 흥분성세포와는 달리 억제성 신경세포는 매우 다양한 형태와 기능을 갖음.
3. 억제성신경세포의 자세한 분류와 작동기전이 시각피질 신경망의 이해에 필수적임.
◆ 최종연구목표
1. 억제성 신경세포의 형태 및 기능에 따른 세부 분류.
2. 억제성 신경세포의 흥분성시냅스의 특성 연구.
3. 억제성 신경세포의 분류에 따른 시냅스가소성 특성과 기전.
◆ 연구내용 및 방법
1. 시각피질의 억제성 신경세포의 형태적 분류.
2. 시각피질의 억제성 신경세포의 전기생리학적인 기록 및 분류.
3. 상기 자료를 종합한 억제성 신경세포의 통합적인 분류.
◆ 연구결과
1. 시각피질의 pyramidal cell 및 억제성신경세포의 형태학적인 특징. (본문 Fig. 1)
① pyramidal cell (Pyr)
- pyramid 형태의 soma, apical dendrite의 bifurcation, 많은 미세한 basal dendrite 및 dendritic spine
-axon은 soma로부터 하나로 시작되어 layer V/VI로 향하고, layer II/III로의 collateral이 잘 발달
② fast spiking cell (FS)
- 작은 soma와 200 μm 이내로 layer II/III에 국한된 의 잘 발달된 덤불형태의 axon의 분포
③ late spiking cell (LS)
- multipolar dendritic precess가 soma로부터 100 μm 이내에 분포되어있으며 FS 와 달리 일부 세포는 layer I 에도 분포
-dendrite에는 spine이 없는 것이 특징임
④ burst spiking cell (BS)
- 수직으로 배열된 bipolar 형태의 soma, 전 layer를 걸쳐 분포하는 axon 및 이와 비슷한 주행을 하지만 매우 적은 dendrite가 특징임
⑤ regular spiking nonpyramidal (RSNP) cell
- multipolar dendrite, axonal tree는 상대적으로 매우 덜 발달 됨
2. pyramidal cell 및 억제성신세포의 전기생리학적인 특징.
- 본문 Table 1, 2 & 3 참조
- 여러 신겅세포의 종류에 따라 여러 신경생리학적인 parameter의 정랑화
- 억제성신경세포의 종합적인 분류.
3. 억제성신경세포에서의 시냅스가소성
- LS cell에서 low-frequency stimulation에 의해 Pyr와 같은 homosynaptic LTD가 유발되었으며, 동시에 heterosynaptic LTD가 유발됨
- FS cell 에서는 LTD가 유도되지 않음
4. LS cell 에서의 LTD의 기전
- postsynaptic cell의 calcium 증가가 LTD에 관여됨
- heterosynaptic LTD에 NMDA channel의 활성화가 관여함
- homosynaptic LTD에 L-type calcium channel의 활성화가 관여함
◆ 결론
1. 흰쥐 시각피질의 layer II/III 에 존재하는 억제성신경세포는 late spiking, fast spiking,burst spiking 및 regular spiking nonpyramidal cell로 분류할 수 있었으며, 이들은 그 종류에 따라 특징적인 형태를 보였다.
2. 억제성 신경세포의 신경생리학적인 parameter를 이용하여 그들을 분류할 수 있는 객관적이고 정량적인 방법을 제시하였다
3. 일부의 억제성신경세포, 특히 late spiking cell에서 low-frequency stimulation에서 L7D가 잘 유발되었으며, 이는 postsynaptic cell의 calcium 증가에 기인하였다.

Abstract ▼

◆ Background
1. Inhibitory interneurons are important in the funtion of the visual cortical network.
2. It is supposed that inhibitory interneurons have diverse functions in line with their morphological diversity.
3. Classification and characteristics of inhibitory interneurons are the ne

◆ Background
1. Inhibitory interneurons are important in the funtion of the visual cortical network.
2. It is supposed that inhibitory interneurons have diverse functions in line with their morphological diversity.
3. Classification and characteristics of inhibitory interneurons are the necessary step tounderstand the visual cortical network.
◆ Purpose
1. Classification of inhibitory interneurons with morphology and function2. Characterization of excitatiory synapse of inhibitory interneurons3. Synaptic plasticity of each type of inhibitory intemeurons and its mechanism
◆ Methods
1. Morphological classification of inhibitory interneurons in the visual cortex
2. Recording and electrophysiological classification of inhibitory interneurons
3. Integrative classification with morphology and electrophysiology
◆Results
1. Morphological characteristics of pyramidal cell and inhibitory interneurons in the visual cortex (Text Fig. 1)
① pyramidal cell (Pyr)
- pyramid-shaped soma, bifurcation of apical dendrite, many fine basal dendrites and numerous dendritic spine
- axon from soma with single initiation to layer V/VI and layer II/III via collaterals
② fast spiking cell (FS)
- small soma and bushy axonal distribution within layer II/III around 200 μm from the soma
③ late spiking cell (LS)
- multipolar dendritic process from the soma within 100 μm and distribution in layer I
- smooth dendrite without spine
④ burst spiking cell (BS)
- vertically oriented bipolar soma, axon distribution in whole cortical column and a few main dendritic tree
⑤ regular spiking nonpyramidal (RSNP) cell
- multipolar dendrite, relatively sparse axonal tree
2. Electrophysiological characteristics of pyramidal cells and inhibitory interneurons
- Table 1, 2 & 3
- quantitative analysis of electrophysiological parameters in inhibitory interneurons
- classification scheme
3. Synaptic plasticity in inhibitory interneurons
- induction of homosynaptic and heterosynaptic LTD stimulation in LS as well as Pyr
- no induction of LTD in FS cells
4. Mechanism of LTD in LS cells
- Calcium increase in postsynaptic cells was involved in the induction of LTD.
- The induction of heterosynaptic LTD in LS cells was NMDA-dependent.
- The activation of L-type calcium channel was involved in the induction of homosynaptic LTD.
◆Summary & Conclusion
1. Inhibitory interneurons in layer II/III of the rat visual cortex are classified into late spiking, fast spiking, burst spiking and regular spiking non pyramidal cells according to their morphological and electrophysiological characteristics.
2. We proposed the classification scheme to classifiy inhibitory interneurons into subtypes by quantitative analysis of electrophysiological parameters.
3. Homosynaptic and heterosynaptic LTD was induced in late spiking cells by low-frequency stimulation in layer IV, in which calcium increase in postsynaptic cells were involved.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 목차...3
• I. 연구개발결과 요약문...4
• 한글요약문...4
• SUMMARY...6
• II. 총괄연구개발과제 연구결과...8
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...8
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과...9
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...15
• 4. 사업화 목표 달성도 및 계획(개발과제만 해당)...18
• 5. 총괄연구개발과제의 연구성과...19
• 6. 연구개발결과의 파급효과...34
• 7. 첨부서류...34