초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
난치성 신경질환을 위한 비침습적 전기자극의 하나인 잡음 갈바닉 전정자극을 이용하여 자극에 의한 주요 신경생리학적 반응을 연구함으로써, 난치성 신경질환 관련 증상 완화를 위한 전기 자극의 영향과 기전에 대한 이해를 높이고자 한다.

○ 전체 내용
자극에 의한 신경전달물질(글루타민) 수용기의 변화 연구를 위한 수용기 검출 알고리즘을 개발한다. 이를 위해, 면역화학에 기초한 방법을이용하여 특정 뇌 영역에서 수용체 이미지를 확보하고, 개발된 검출 알고리즘을 이용하여 이미지

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
난치성 신경질환을 위한 비침습적 전기자극의 하나인 잡음 갈바닉 전정자극을 이용하여 자극에 의한 주요 신경생리학적 반응을 연구함으로써, 난치성 신경질환 관련 증상 완화를 위한 전기 자극의 영향과 기전에 대한 이해를 높이고자 한다.

○ 전체 내용
자극에 의한 신경전달물질(글루타민) 수용기의 변화 연구를 위한 수용기 검출 알고리즘을 개발한다. 이를 위해, 면역화학에 기초한 방법을이용하여 특정 뇌 영역에서 수용체 이미지를 확보하고, 개발된 검출 알고리즘을 이용하여 이미지상에 나타난 목표 수용체를 특정한다. 세포외 신경반응의 측정을 통해 신경질환(파킨슨병) 발현 전후에 나타나는 반응의 변화를 확인하고, 전정신경자극의 영향성을 확인한다. 전정자극에 의해 나타나는 가소성을 운동반응과 신경 및 분자반응으로 확인하고, 자극에 의한 가소성 발현의 가능성을 확인함으로써, 전정자극에 의한 신경질환 증상개선에 대한 기전을 이해하고자 한다.

○ 1단계
□ 목표
신경전달물질 수용체 변화 측정을 위한 검출 알고리즘의 개발

□ 내용
실험동물(SD, 250-300g)의 medial forebrain bundle부위에 독성약물 (6-OHDA)의 주입을 통해 도파민 전달을 방해함으로써 병변을 유발하고, 면역조직학 방법을 이용한 목표 뇌 영역의 글루타민 수용체를 염색한다. 목표로 하는 글루타민 수용체는 AMPA와 NMDA로서, 각각 신경정보전달과 신경가소성에서 주요한 역할을 하는 것으로 알려져 있는 하위그룹이다. 이와 함께, 전정자극은 자극의 세기, 주기, 반복횟수를 중심으로 총 9개의 다른 자극시나리오를 마련하고, 이를 대조군과 비교하는 방법으로 진행한다. 목표 자극이 완료된 동물은 희생시킨후에 뇌적출을 시행하여 앞서 진행된 면역조직학 방법을 통해 목표로하는 뇌 영역의 이미지를 확보하여 비교하는 실험을 시행한다.

○ 2단계
□ 목표
갈바닉 전정자극을 이용한 전정핵에서 세포외 신경신호를 측정하고 신경신호 변화를 유도하기 위한 자극 패러미터 연구

□ 내용
기본적인 전정자극은 직류상태의 bilateral bipolar의 형태로 5회이상의 자극을 60초간격으로 반복적으로 적용한다. 세포외 신경측정방법을 이용하여 전정핵에서 신경신호를 측정하고, 자극 전후의 1초동안 sorting작업을 통해 최종 신경 spike신호를 확정하고, 이를 이용하여 단위 시간 발생되는 발화율을 평균한다. 구해진 평균값을 이용하여 자극전후의 발화율의 변화를 측정한다. 신경반응 변화에 대한 자극의 주요 패러미터인 세기(크기)와 주기에 의한 영향성을 확인하기 위해, 세가지의 주요 신경자극 형태를 구현하고 (type I: 100uA & 60sec-period, type II: 100uA & 120sec-period, type III: 200uA & 60sec-period), 각 형태의 자극을 이용하여 신경발화율에 대한 영향성을 확인한다.

○ 3단계
□ 목표
AMPA와 NMDA 수용체를 통한 병변 및 전정자극에 의한 변화에 기반한 가소성 연구를 통해 파킨슨병 관련 증상완화와의 상관관계 연구

□ 내용
2단계에서 확보된 자극 패러미터가 적용된 자극패턴을 이용하여 제작된 파킨슨모델에 적용하고, 자극 적용이 완료된 동물들을 희생시켜 뇌조직을 확보한다. 전하량의 세기는 100μA, 500μA, 1mA의 전류를 3초간 20회를 1세트로 하고, 이를 이용하여 대조군(control)과 자극 받지 않은 동물모델(PD), 그리고 3개의 각기 다른 전하량으로 자극된 동물군(PD+100μA, PD+500μA, PD+1mA)으로 나눈다. 이를 통해 확보된 조직에 AMPA와 NMDA 글루타민 수용체에 대한 염색을 진행하여 이미지를 제작하고, 1단계에서 개발된 검출 알고리즘을 통해 수용체의 변화량을 측정한다.

□ 연구개발성과
전기자극에 대한 중추신경계에서의 신경신호의 변화에 대한 이해를 높이며, 세포수준에서의 연구를 통해 자극에 의한 신경생리학적인 기전을 밝힌다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
비침습적 전류 자극의 개발을 통해 증상완화용 자극방법을 확립함으로써 증상개선을 위한 안전성을 확보하고, 이를 기반으로한 새로운 치료방법을 제시한다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• (1) 1차년도 ... 4
• (2) 2차년도 ... 5
• (3) 3차년도 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 5
• 1) 연구수행 결과 ... 5
• 2) 목표 달성 수준 ... 8
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 8
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 9
• 1) 연구성과 ... 9
• 2) 연구성과 활용계획 ... 11
• 6. 참고문헌 ... 11
• 끝페이지 ... 12