표 연구개발과제의 총괄 개요도 표 초정밀 활성신경세포 추적 기술의 필요성 표 빛과 신경활성에 반응하는 유전자발현 시스템 표 다이아몬드 NV 센터 기반 양자센서(왼쪽). 신경활성에 따른 미세한 자기장, 온도, 뇌압변화를 측정할 수 있음(오른쪽) 표 다양한 형태의 양자센싱 기술 활용 예. (a) 현미경 기반 in vitro 광학 측정. (b) miniscope, 광섬유 기반 in vivo 측정. (c) 헬멧형 MEG를 이용한 외부 측정 표 다양한 분석 기법의 결과를 통합 분석하여 물성 변화의 신경과학적 의미를 이해하고, 물성 측정기술의 활용 가능성을 확대하고자 함 표 새로 개발될 활성신경세포 추적기술을 활용하여 내측전두엽피질 신경세포에 의한 불안 행동 조절 기전을 새로이 규명하고자 함 표 LIGHT-GATED SIGNALING MODULATION 미국 특허 출원 표 Cal-Light 시스템의 작동 원리 표 LAUNCHER 시스템의 개요 및 Cal-Light 시스템의 LAUNCHER 적용 모식도 표 Circularly permutated TEV protease의 구성 표 단일 단백질체에서 cpTEVp에 의한 광반응성 유전자 발현 효과 표 BLITz 시스템의 Ja Helix 길이에 따른 광반응성 유전자 발현 효과 스크리닝 표 TevC와 iLID 사이의 링커 길이에 의한 광의존성 유전자발현 효과 스크리닝 표 TevN과 BLITz 사이의 링커 길이에 의한 광의존성 유전자발현 효과 스크리닝 표 링커 길이의 조합에 의한 광의존성 유전자발현 효과 스크리닝 결과 표 SEAP assay를 이용한 original iTango와 iTango LAUNCHER의 성능 비교 표 형광 리포터를 이용한 original iTango와 iTango LAUNCHER의 성능 비교 마젠타(MAGENTA): 리포터 형광단백질, 사이안(CYAN): 트란스펙션 마커, 스케일바: 200μm 표 iTango-RED의 작동 기전 모식도 표 iTango-RED의 PCB 처리 조건 최적화 표 iTango-RED의 Transfection ratio 최적화 및 적색광/적외선 조사에 따른 성능 평가 표 V2tail 삽입 여부에 따른 성능 평가 표 PhyB 결합 모듈인 PIF3 / PIF6에 따른 성능 평가 표 PhyB 종류에 따른 성능 평가 표 (a) 생성된 NV 센터 공초점 광학 이미지, (b) Ramsey sequence를 통한 T2 * 결맞음 시간 측정, (c) Spin Hahn echo를 통한 T2 결맞음 시간 측정 표 (a) 고진공 고온 열처리 이후의 다이아몬드 양자센서의 모습. 이를 통해 양자센서 성능을 향상시킬 수 있었음. (b) 다이아몬드는 결정 구조상 NV 센터는 4가지 방향을 가질 수 있는데 ODMR spectrum을 통해 4가지 방향의 자기장을 측정하게 되면 자기장의 크기, 방향을 모두 알 수 있는 vector magnetometry가 가능해짐 표 (a) 다이아몬드 NV 센터를 이용한 in vitro 측정 장치 전체 사진, wide field-of view + confocal 광학 섿업. (b) 다이아몬드 양자센서 파트 확대 이미지. 아래 이미지는 NV 앙상블에서 나오는 600 – 800 nm 파장대 광학신호 이미지 표 in vitro 바이오 챔버 확대 이미지. 두 개의 대물렌즈 광학 섿업 중간에 다이아몬드 NV 센터와 바이오 샘플이 놓이게 됨. 외부 자기장, RF 파 제어 와이어, 바이오 챔버가 설치됨 표 : Köhler illumination 원리 표 (a) 쌍방향 vertical 광학 이미징을 위한 대물렌즈 CAD 이미지. (b) 이 섿업을 이용하여 얻은 광학 이미지 예 표 (a) COMSOL numerical simulation을 이용한 마이크로파 파워 및 공간 분포 시뮬레이션 예. (b) 금 나노공정을 통해 실제 제작된 Omega 모양의 마이크로파 회로 모습 표 : 단일 자성 나노와이어 고분해능 자기장 이미징 및 vector magnetometry 표 (a) Co 나노와이어 광학 이미지. (b) 양자센서를 이용하여 측정한 Co 나노와이어 자기장 이미지. 두 개의 서로 다른 방향의 NV 센터를 이용한 자기장 이미지. 이를 통해 vector magnetometry가 가능해짐 표 Co 나노와이어 내부 magnetic domain 구조에 의해 와이어 내부에서도 자기장이 발생함. 두 이미지는 서로 다른 방향의 NV 센터를 이용한 자기장 이미지임 표 Numerical simulation을 통한 Co 나노와이어 자기장 분포 시뮬레이션 결과. (a) 일자형 원통 나노와이어의 시뮬레이션 결과. (b) 중간중간 마디가 있는 굽은 형태의 나노와이어의 시뮬레이션 결과. 작은 구조 변화가 있을 시 와이어 내부에서도 자기장이 발생함 표 다양한 구조를 가진 Co 나노와이어와 그에 따른 자기장 시뮬레이션 결과. 마디의 크기, 위치, 주기에 따라 다양한 형태의 자기장 분포가 가능함 표 행동 및 뇌파 분석을 통해 확인된 Cyfip2 유전자 변형 마우스의 뇌전증 민감도 증가. 아래 부분의 EEG 측정은 한국과학기술연구원(KIST)와 공동연구로 확보 표 내측전두엽피질의 다양한 계층 세포에 모두 발현되는 Cyfip2 유전자 표 내측전두엽피질 계층별 세포 분석을 위한 전자현미경 기법 확립. 본 연구 참여연구원인 한국뇌연구원(KBRI) 이계주 박사팀 결과 표 내측전두엽피질 제5층 신경세포 시냅스 수상돌기 가시 구조의 차이 확인. 본 세부연구 참여연구원인 한국뇌연구원(KBRI) 이계주 박사팀 결과 표 내측전두엽피질 특이적 바이러스 미세주입을 통한 유전자 발현 제어 표 내측전두엽피질 전사체 생물정보학적 분석을 통한 분자신호 발굴. 생물정보학적 분석은 한국과학기술정보연구원(KISTI)와 공동연구로 진행 표 신경학연보 표지논문으로 선정된 내측전두엽피질 신경세포 분석 연구 표 PTZ를 이용하여 신경활성을 높이고 빛을 동시에 주었을 때 Cal-Light에 의해 내측전두엽피질 신경세포가 성공적으로 표지됨을 확인함 표 마우스 내측전두엽피질로부터 단일 세포 분리 및 단일 세포 전사체 자료 분석 진행 중. 생물정보학적 분석은 한국과학기술정보연구원(KISTI)와 공동연구로 진행 표 내측전두엽피질 제5층 신경세포 전시냅스에 대한 미토콘드리아 구조 전자현미경 분석. 본 연구 참여연구원인 한국뇌연구원(KBRI) 이계주 박사팀 결과 표 Tube test를 통한 사회적 우월성 확인 결과 표 사회적 우월성 증가 마우스 모델의 내측전두엽피질 신경세포 활성 측정 결과 표 LOVTRAP과 LAUNCHER 시스템의 개요 및 작동기전 비교
표 연구개발과제의 총괄 개요도 표 초정밀 활성신경세포 추적 기술의 필요성 표 빛과 신경활성에 반응하는 유전자발현 시스템 표 다이아몬드 NV 센터 기반 양자센서(왼쪽). 신경활성에 따른 미세한 자기장, 온도, 뇌압변화를 측정할 수 있음(오른쪽) 표 다양한 형태의 양자센싱 기술 활용 예. (a) 현미경 기반 in vitro 광학 측정. (b) miniscope, 광섬유 기반 in vivo 측정. (c) 헬멧형 MEG를 이용한 외부 측정 표 다양한 분석 기법의 결과를 통합 분석하여 물성 변화의 신경과학적 의미를 이해하고, 물성 측정기술의 활용 가능성을 확대하고자 함 표 새로 개발될 활성신경세포 추적기술을 활용하여 내측전두엽피질 신경세포에 의한 불안 행동 조절 기전을 새로이 규명하고자 함 표 LIGHT-GATED SIGNALING MODULATION 미국 특허 출원 표 Cal-Light 시스템의 작동 원리 표 LAUNCHER 시스템의 개요 및 Cal-Light 시스템의 LAUNCHER 적용 모식도 표 Circularly permutated TEV protease의 구성 표 단일 단백질체에서 cpTEVp에 의한 광반응성 유전자 발현 효과 표 BLITz 시스템의 Ja Helix 길이에 따른 광반응성 유전자 발현 효과 스크리닝 표 TevC와 iLID 사이의 링커 길이에 의한 광의존성 유전자발현 효과 스크리닝 표 TevN과 BLITz 사이의 링커 길이에 의한 광의존성 유전자발현 효과 스크리닝 표 링커 길이의 조합에 의한 광의존성 유전자발현 효과 스크리닝 결과 표 SEAP assay를 이용한 original iTango와 iTango LAUNCHER의 성능 비교 표 형광 리포터를 이용한 original iTango와 iTango LAUNCHER의 성능 비교 마젠타(MAGENTA): 리포터 형광단백질, 사이안(CYAN): 트란스펙션 마커, 스케일바: 200μm 표 iTango-RED의 작동 기전 모식도 표 iTango-RED의 PCB 처리 조건 최적화 표 iTango-RED의 Transfection ratio 최적화 및 적색광/적외선 조사에 따른 성능 평가 표 V2tail 삽입 여부에 따른 성능 평가 표 PhyB 결합 모듈인 PIF3 / PIF6에 따른 성능 평가 표 PhyB 종류에 따른 성능 평가 표 (a) 생성된 NV 센터 공초점 광학 이미지, (b) Ramsey sequence를 통한 T2 * 결맞음 시간 측정, (c) Spin Hahn echo를 통한 T2 결맞음 시간 측정 표 (a) 고진공 고온 열처리 이후의 다이아몬드 양자센서의 모습. 이를 통해 양자센서 성능을 향상시킬 수 있었음. (b) 다이아몬드는 결정 구조상 NV 센터는 4가지 방향을 가질 수 있는데 ODMR spectrum을 통해 4가지 방향의 자기장을 측정하게 되면 자기장의 크기, 방향을 모두 알 수 있는 vector magnetometry가 가능해짐 표 (a) 다이아몬드 NV 센터를 이용한 in vitro 측정 장치 전체 사진, wide field-of view + confocal 광학 섿업. (b) 다이아몬드 양자센서 파트 확대 이미지. 아래 이미지는 NV 앙상블에서 나오는 600 – 800 nm 파장대 광학신호 이미지 표 in vitro 바이오 챔버 확대 이미지. 두 개의 대물렌즈 광학 섿업 중간에 다이아몬드 NV 센터와 바이오 샘플이 놓이게 됨. 외부 자기장, RF 파 제어 와이어, 바이오 챔버가 설치됨 표 : Köhler illumination 원리 표 (a) 쌍방향 vertical 광학 이미징을 위한 대물렌즈 CAD 이미지. (b) 이 섿업을 이용하여 얻은 광학 이미지 예 표 (a) COMSOL numerical simulation을 이용한 마이크로파 파워 및 공간 분포 시뮬레이션 예. (b) 금 나노공정을 통해 실제 제작된 Omega 모양의 마이크로파 회로 모습 표 : 단일 자성 나노와이어 고분해능 자기장 이미징 및 vector magnetometry 표 (a) Co 나노와이어 광학 이미지. (b) 양자센서를 이용하여 측정한 Co 나노와이어 자기장 이미지. 두 개의 서로 다른 방향의 NV 센터를 이용한 자기장 이미지. 이를 통해 vector magnetometry가 가능해짐 표 Co 나노와이어 내부 magnetic domain 구조에 의해 와이어 내부에서도 자기장이 발생함. 두 이미지는 서로 다른 방향의 NV 센터를 이용한 자기장 이미지임 표 Numerical simulation을 통한 Co 나노와이어 자기장 분포 시뮬레이션 결과. (a) 일자형 원통 나노와이어의 시뮬레이션 결과. (b) 중간중간 마디가 있는 굽은 형태의 나노와이어의 시뮬레이션 결과. 작은 구조 변화가 있을 시 와이어 내부에서도 자기장이 발생함 표 다양한 구조를 가진 Co 나노와이어와 그에 따른 자기장 시뮬레이션 결과. 마디의 크기, 위치, 주기에 따라 다양한 형태의 자기장 분포가 가능함 표 행동 및 뇌파 분석을 통해 확인된 Cyfip2 유전자 변형 마우스의 뇌전증 민감도 증가. 아래 부분의 EEG 측정은 한국과학기술연구원(KIST)와 공동연구로 확보 표 내측전두엽피질의 다양한 계층 세포에 모두 발현되는 Cyfip2 유전자 표 내측전두엽피질 계층별 세포 분석을 위한 전자현미경 기법 확립. 본 연구 참여연구원인 한국뇌연구원(KBRI) 이계주 박사팀 결과 표 내측전두엽피질 제5층 신경세포 시냅스 수상돌기 가시 구조의 차이 확인. 본 세부연구 참여연구원인 한국뇌연구원(KBRI) 이계주 박사팀 결과 표 내측전두엽피질 특이적 바이러스 미세주입을 통한 유전자 발현 제어 표 내측전두엽피질 전사체 생물정보학적 분석을 통한 분자신호 발굴. 생물정보학적 분석은 한국과학기술정보연구원(KISTI)와 공동연구로 진행 표 신경학연보 표지논문으로 선정된 내측전두엽피질 신경세포 분석 연구 표 PTZ를 이용하여 신경활성을 높이고 빛을 동시에 주었을 때 Cal-Light에 의해 내측전두엽피질 신경세포가 성공적으로 표지됨을 확인함 표 마우스 내측전두엽피질로부터 단일 세포 분리 및 단일 세포 전사체 자료 분석 진행 중. 생물정보학적 분석은 한국과학기술정보연구원(KISTI)와 공동연구로 진행 표 내측전두엽피질 제5층 신경세포 전시냅스에 대한 미토콘드리아 구조 전자현미경 분석. 본 연구 참여연구원인 한국뇌연구원(KBRI) 이계주 박사팀 결과 표 Tube test를 통한 사회적 우월성 확인 결과 표 사회적 우월성 증가 마우스 모델의 내측전두엽피질 신경세포 활성 측정 결과 표 LOVTRAP과 LAUNCHER 시스템의 개요 및 작동기전 비교
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