초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 영장류에 비해 상대적으로 단순한 신경계를 가진 설치류를 이용하여 의사결정의 다중 뇌신경회로 정보처리 과정, 특히 simple system과 deliberate control system의 정보처리 과정을 규명하는 것을 최종목표로 한다. 1차년도에는 안와전두피질과 내측전전두피질이 효용가치 및 행동규칙을 표상하는 방식을 규명하기위해 자유선택과제를 수행중인 백서의 단단위 신경신호를 측정하고 분석하였다. 2차년도에는 안와전두피질과 선조체가 stimulus value와 action value를 표상하

연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 영장류에 비해 상대적으로 단순한 신경계를 가진 설치류를 이용하여 의사결정의 다중 뇌신경회로 정보처리 과정, 특히 simple system과 deliberate control system의 정보처리 과정을 규명하는 것을 최종목표로 한다. 1차년도에는 안와전두피질과 내측전전두피질이 효용가치 및 행동규칙을 표상하는 방식을 규명하기위해 자유선택과제를 수행중인 백서의 단단위 신경신호를 측정하고 분석하였다. 2차년도에는 안와전두피질과 선조체가 stimulus value와 action value를 표상하는 방식을 규명하기 위해 stimulus value와 action value를 분리측정 할 수 있는 행동과제 수행 중 단단위 신경신호를 측정하였고 현재 분석 중이다. 이외에 행동선택에 미치는 fictive reward의 영향을 측정하였고, 해마에서 효용가치 관련 신경신호를 측정하였으며, 배외측 선조체와 배내측 선조체 기능 차이의 신경 기제를 연구하기 위해 자유선택 과제를 수행하는 백서의 배외측 선조체와 배내측 선조체의 단단위 신경신호를 측정하고 분석하였다.
연구결과
- 안와전두피질의 하위 영역들 중 ventral orbital, ventrolateral obrital, lateral orbital cortex 영역에서 chosen value 신호가 강하게 표상됨을 확인하였으며, 내측전전두피질 하위 영역들 중 prelimbic cortex에서 학습과제의 규칙이 강하게 표상됨을 확인하였다.
- Simple system과 deliberate system의 차이를 더욱 확실히 분별할 수 있는 행동과제를 개발하기 위해 각 시행에서 fictive reward와 actual reward가 모두 주어지는 과제를 개발하였다. 행동 연구 결과 백서가 이 과제에서 fictive reward와 actual reward에 의해 모두 영향을 받는다는 것을 확인하였다.
- Stimulus value와 action value를 분리측정 할 수 있는 행동과제 수행 중 단단위 신경신호 측정을 완료하였고 현재 분석이 진행 중이다.
- 해마 CA1에서 유의한 효용가치 신호를 발견하였다. 이 결과는 해마가 특정 사건 자체뿐 아니라 그 가치평가에 대한 내용도 같이 기억한다는 것을 시사하며, 해마도 의사결정에 중요한 역할을 할 가능성을 시사한다.
- 배외측 선조체와 배내측 선조체 신경신호를 비교했을 때 과거 반응에 대한 정보가 그 결과가 나올 때 까지 배내측 선조체에서만 유의하게 유지됨이 관찰되었다. 이 결과는 배내측 선조체 신경망이 반응에 대한 정보를 active memory로 유지하여 특정 반응-특정 결과 연합에 관여함으로써 목적 지향적 행동에 관여한다는 것을 시사한다.
연구결과의 활용계획
- 본 연구결과는의사결정의 뇌신경 메커니즘에 대한 후속 연구에 활용될 것이다.
- 의사결정 연구가 뇌정신질환 원인 규명에 돌파구를 열어줄 가능성이 제기되고 있다. 본 연구결과는 추후 정신분열증, 우울증 등 전두피질-기저핵 관련 뇌정신질환 연구에 활용될 것이다.

Abstract ▼

Purpose&contents
The final aim of this proposal is to elucidate neural processes for multiple systems of decision making (simple system vs. deliberate control system) using rodents which have relatively simple nervous systems. In the first year, we recorded single neuron activity in the orbitofro

Purpose&contents
The final aim of this proposal is to elucidate neural processes for multiple systems of decision making (simple system vs. deliberate control system) using rodents which have relatively simple nervous systems. In the first year, we recorded single neuron activity in the orbitofrontal and medial prefrontal cortex of rats performing a free-choice task. In the second year, we compared neural signals for stimulus value and action value in the orbitofrontal cortex and dorsal striatum. In addition, we examined effects of fictive reward on rat's choice behavior, examined value-related neural signals in the hippocampus, and compared neural activity in the dorsolateral and dorsomedial striatum performing a free-choice task.
Result
- Strong chosen value signals were found in the ventral orbital, ventrolateral obrital, and lateral orbital cortex, and strong signals for task rules were found in the medial prefrontal cortex.
- We developed a new behavioral task that allows a dissociation of the simple and deliberate control systems. We provided both actual and fictive rewards in each trial in this task, and found that rat's choice behavior is influenced by both actual and fictive rewards.
- We recorded single neuron activity in the orbitofrontal and dorsal striatum in a task in which stimulus value and action value are dissociated; analysis of neural data is currently on-going.
- We found significant value-related neural signals in the hippocampus. This finding suggests that the hippocampus might contribute to remembering not only what happened, but also the value of experienced events. It also suggests that the hippocampus plays an important role in decision making.
- Choice signals were strongly maintained in the dorsomedial, but not dorsolateral striatum until the choice outcome is revealed in the next trial. This result suggests that dorsomedial striatum maintains previous action signals as active memory for action-outcome association, thereby contributing to goal-oriented behavior.
Expected Contribution
- Advances in understanding the neural basis of decision making.
- Provides breakthroughs to neural disease research including schizophrenia, depression and ADHD.

목차 Contents

• 도약연구사업 최종보고서(평가용) ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 18
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 37
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 37
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 37
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 38
• 8. 참고문헌 ... 38
• 9. 연구성과 ... 41
• 10. 기타사항 ... 46