초록 ▼

연구개발 목표
작업기억(working memory)은 물리적 자극의 부재 시 의사결정 행동의 연속성을 보장하는 고등인지의 핵심적인 요소임. 본 연구실은 전전두피질(prefrontal cortex, PFC) 내 신경세포 간 시냅스에서 관찰되는 단기가소성(short-term plasticity, STP)의 생물학적 기전 이해가 작업기억(working memory)의 핵심이라는 가설을 실험적으로 검증하고, STP 신경망으로 이루어진 신경생물학적, 계산신경과학적 작업기억 모델을 도출하고자 함

연구개발 내용
○ 1차년

연구개발 목표
작업기억(working memory)은 물리적 자극의 부재 시 의사결정 행동의 연속성을 보장하는 고등인지의 핵심적인 요소임. 본 연구실은 전전두피질(prefrontal cortex, PFC) 내 신경세포 간 시냅스에서 관찰되는 단기가소성(short-term plasticity, STP)의 생물학적 기전 이해가 작업기억(working memory)의 핵심이라는 가설을 실험적으로 검증하고, STP 신경망으로 이루어진 신경생물학적, 계산신경과학적 작업기억 모델을 도출하고자 함

연구개발 내용
○ 1차년도: 전두측두성(frontotemporal) 작업기억 과제 개발 및 PFC 신경세포 활동의 전기생리학적 측정 패러다임 구축
· 가상현실(VR) 환경을 이용한 설치류/사람 대상 작업기억 행동과제 개발 및 구축
· 해마-PFC 간 신경망 회로의 해부학적 매핑
· PFC 내의 STP시냅스 가소성의 미토콘드리아 기반 조절 기전 규명
· in vivo 단위신경세포 발화패턴 측정 패러다임 확립
○ 2차년도: PFC 내의 STP 시냅스 기반 신경세포망 활동과 작업기억과의 기능적 상관관계 규명
· PFC 신경세포의 발화패턴 중 작업과제 수행과 상관된 패턴 규명
· PFC 내 STP 시냅스의 미세 패러미터 및 흥분-억제(E-I) 밸런스 정량
· STP 시냅스의 약물적 칼슘 교란이 작업기억 과제 수행에 미치는 영향 규명
· STP 시냅스에서 일어나는 미토콘드리아 기반 칼슘 조절을 광유전학적으로 간섭하기 위한 자극 패러미터 최적화
○ 3차년도: PFC 내의 STP 시냅스 활동과 작업기억과의 인과관계 규명 및 PFC STP 신경망 기반 작업기억 모델 정립
· 광유전학과 미세전기자극법을 통해 PFC 신경망과 작업과제 수행 간 인과관계 규명
· in vitro와 in vivo 실험 데이터를 활용하여 PFC 신경망 기반 작업기억의 계산신경과학적 모델 정립

활용 계획 및 기대 효과
· 다층적(세포/신경망/행동) 접근이 필요한 고등인지의 신경생물학적 기전 규명 연구분야에서 우리나라 최초로 기초연구실이 출범, 인력양성 등 긍정적 효과 기대
· 전기생리학/VR행동과제/광유전학 등 첨단 연구기술 간의 시너지 효과로 정체되어 있는 작업기억의 신경생물학적 원리 규명에 breakthrough 도출
· 기초연구실 연구를 통해 밝혀진 과학적 원리를 활용, 고령화와 뇌질환 등에 수반되는 전두측두성 작업기억 이상(예: 건망증)의 조기 진단과 치료에 일조
· 미래형 인공지능의 핵심 중 하나인 유연한 상황대처 기술 구현에 PFC의 신경망 작동원리 활용

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• Ⅰ. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1. 사업개요 ... 5
• 2. 연구목표 ... 9
• Ⅱ. 연구내용 및 성과 ... 14
• 1. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 14
• 2. 연구개발과제의 목표 달성 정도 및 수행 결과 ... 28
• 3. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 51
• 4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 53
• 5. 목표 미달 시 원인분석 ... 53
• Ⅲ. 연구인력 현황 ... 54
• 1. 인력 현황 ... 54
• Ⅳ. 참고문헌 ... 55
• 첨부1. 대표적 연구실적 요약문 ... 59
• 끝페이지 ... 86