초록 ▼

1. 본 연구에서는 1)해마 신경망을 모방하는 체외 세포배양칩 기술 개발, 2)Ex vivo 기반 해마체 신경망 다채널 분석 기술 개발, 3)Closed-loop 기반 뇌신경신호 측정/제어 기술 개발들을 통하여 해마 신경망 측정, 분석 및 제어 융합기술을 개발하고자 하였음

2. 뇌모방형 신경 세포칩 기능 개선을 위한 기반 확립, 단일 신경 세포칩 배양 기술 최적화, 뇌신경망 모방형 세포칩 시스템 확립, 뇌 모방형 세포칩 자극에 따른 활성 조절 분석, 뇌 모방형 세포칩 최적화를 통한 융합 응용 기술 확립 등을 통하여 해마

1. 본 연구에서는 1)해마 신경망을 모방하는 체외 세포배양칩 기술 개발, 2)Ex vivo 기반 해마체 신경망 다채널 분석 기술 개발, 3)Closed-loop 기반 뇌신경신호 측정/제어 기술 개발들을 통하여 해마 신경망 측정, 분석 및 제어 융합기술을 개발하고자 하였음

2. 뇌모방형 신경 세포칩 기능 개선을 위한 기반 확립, 단일 신경 세포칩 배양 기술 최적화, 뇌신경망 모방형 세포칩 시스템 확립, 뇌 모방형 세포칩 자극에 따른 활성 조절 분석, 뇌 모방형 세포칩 최적화를 통한 융합 응용 기술 확립 등을 통하여 해마 신경망을 모방하는 체외 세포배양칩 기술을 개발하였음.

3. 뇌절편 제작 및 다채널 신경반응 측정 시스템 최적화, 해마체 뇌절편 제작 방법 최적화 및 해마체 신경망의 ex vivo 연구 방법론 정립, 뇌절편 제작 및 다채널 신경반응 측정 시스템 최적화 검증, 해마체 절편과 해마모방형 신경칩의 excitability 분석 기술, 해마체 절편과 해마모방형 신경칩의 EPSC 분석기술, High-frequency firing pattern 자극에 의한 해마체 시냅스 가소성의 변화 추적기술, 해마체 영역별 시냅스 신호전달의 특성 비교 분석 기술, 해마체 영역에 대한 조직 절편내 신경망 분석 기술확립, Closed loop system에 이용될 stimulation pattern의 ex vivo 기능 분석 기술 개발, 새롭게 구축된 ex vivo 신경망 연구 툴을 이용한 신규 신경 회로망 (전전두엽피질)의 적용성 검증 등을 통하여 Ex vivo 기반 해마체 신경망 다채널 분석 기술을 개발하였음.

4. 뇌 신경정보처리 과정에 근접한 신경정보처리 분석 기법 및 모듈 개발, 신경활동 제어용 신경정보처리 기법 및 모듈 개발, Closed-loop 분석 및 제어를 위한 신경정보처리 모듈 통합 기술 개발 등을 통하여 Closed-loop 기반 뇌신경신호 측정/제어 기술을 개발했음.

5.이러한 연구 결과들은 뇌기능 제어 및 뇌질환 치료연구용 기반 기술로서, 다채널 고속병렬 약물 스크리닝을 통한 뇌질환 진단 및 치료, 뇌과학 및 뇌질환 관련 지식 증진 및 타 기술 개발에 활용될 수 있으며, 뇌모방형 칩 개발에 따른 신경네트웍 연구 분야의 발전에 기여할 수 있을 것으로 생각됨.

( 출처 : 요약서 3p )

Abstract ▼

◯ Development of culture technology for neuron-chips mimicking hippocampal neural network
➀Establishment of groundwork for functional improvement of brain-mimicking neuron-chip ➁Optimization of culture technology for neuron-chip ➂Establishment of neuron-chip system ➃Analysis of stimulus-regulate

◯ Development of culture technology for neuron-chips mimicking hippocampal neural network
➀Establishment of groundwork for functional improvement of brain-mimicking neuron-chip ➁Optimization of culture technology for neuron-chip ➂Establishment of neuron-chip system ➃Analysis of stimulus-regulated neural activity cultured on neuron-chip ➄Establishment of application technologies of optimized neuron-chip

◯ Development of ex vivo-based multichannel assay system of hippocampal formation.
➀Establishment of multichannel assay system of neuronal activity from hippocampal formation slices ➁Characterization of hippocampus-mimic neuronal chip using hippocampus or hippocampal formation slices ➂Ex vivo evaluation methods for the stem cell-derived neuronal network function ➃Ex vivo analysis of natural firing pattern-based hippocampal ensemble function ➄Ex vivo-based functional analysis of stimulation pattern for the application to closed loop system

◯ Development of unified neural information processing module for closed-loop analysis and control of neural ensemble
➀Development of brain-mimetic neural information processing and module ➁Development of neural information processing for analysis and controlling neural activity ➂Development of unified neural information processing module for closed-loop analysis and control of neural ensemble

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 요약서 ... 3요약문 ... 4SUMMARY ... 5CONTENTS ... 6목차 ... 6제1장. 연구개발과제의 개요 ... 7 1. 연구개발 목적 ... 7 2. 연구개발의 필요성 ... 7 3. 연구개발 범위 ... 9제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 12 1. 세계적 수준 ... 12 2. 국내 수준 ... 17 3. 국내외 연구현황 ... 18제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 20 1세부 : 해마 신경망을 모방하는 체외 세포배양칩 기술 개발 ... 22 2세부: Ex vivo 기반 해마체 신경망 다채널 분석 기술 개발 ... 73 3세부: Closed-loop 기반 뇌신경신호 측정/제어 기술 개발 ... 100제4장. 연구개발성과의 활용계획 ... 205 1. 연구개발결과의 활용방안 ... 205 2. 기대성과 ... 206제5장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 208제6장. 연구개발성과의 보안등급 ... 210제7장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 210제8장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 210제9장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 210제10장. 기타 사항 ... 210제11장. 참고 문헌 ... 211끝페이지 ... 215