초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
□ 뇌 기능 재구성을 위한 분자광유전학 플랫폼 개발과 광유전학 디바이스 개발
□ 분자광유전학, 인비보 이미징, AI기반 동물행동 분석 그리고 광유전학 디바이스를 활용한 신경세포 재생 및 시냅스, 신경망 재구성을 통한 뇌질환치료법 제시
□ 뇌기능 재구성을 통한 뇌질환 치료 (파킨슨병치료를 주요목표로 하고 치매치료연구를 추진함) 방안 제시
전체 내용
□ 분자광유전학 및 신경세포 분자활성센서 기술 확립
∘ 실시간 시냅스 광단백질 센서 및 신경세포 분자 활성 센서 이미

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
□ 뇌 기능 재구성을 위한 분자광유전학 플랫폼 개발과 광유전학 디바이스 개발
□ 분자광유전학, 인비보 이미징, AI기반 동물행동 분석 그리고 광유전학 디바이스를 활용한 신경세포 재생 및 시냅스, 신경망 재구성을 통한 뇌질환치료법 제시
□ 뇌기능 재구성을 통한 뇌질환 치료 (파킨슨병치료를 주요목표로 하고 치매치료연구를 추진함) 방안 제시
전체 내용
□ 분자광유전학 및 신경세포 분자활성센서 기술 확립
∘ 실시간 시냅스 광단백질 센서 및 신경세포 분자 활성 센서 이미징 기술 확립
∘ 실시간 시냅스 광단백질 센서 투포톤 현미경 이미징
∘ 분자광유전학 기술로 자연지능의 작동원리를 분자커넥톰 수준에서 이해하고 뇌기능을 향상시키는 새로운 패러다임을 제시
□ 분자-동물 행동 연관성 인공지능 분석 시스템 개발
∘ 분자활성-동물행동분석인공지능 시스템을 개발
∘ 분자광유전학 기술을 활용하여 신경세포 내 스트레스 관련 분자의 행동분석
∘ 뇌질환의 원인인 스트레스 관련 및 인지/기억 관련 분자
□ 분자광유전학을 위한 첨단 무선 뉴럴 디바이스 개발
∘분자광유전학의 제어를 위한 광자극/ 센싱 디바이스 모듈 개발
∘모듈식 디바이스 제어를 위한 양방향 무선통신 임베디드 시스템 개발
∘통합된 무선 뉴럴 인터페이스 시스템의 생쥐뇌에 적용
□분자광유전학 활용하여 인지 및 기억제어 연구 및 뇌질환 치료 연구
∘분자광유전학기술로 질병생쥐모델에서의 신경재생
∘다양한 광유전학 디바이스 모듈 활용하여 뇌질환치료
∘분자광유전학 기술로 성체신경발생 및 뇌 질환의 치료
□기억형성 신경회로의 기능 조절을 통한 뇌질환 극복
∘기억의 저장 및 변형 기술 구현
∘공간 내 자유로이 탐색하는 생쥐의 두뇌에서 인공적 기억 주입
∘치매나 조현병 생쥐 모델 기억 형성 신경망 연구
∘분자광유전학 기술을 이용하여 치매나 조현병에서 나타나는 시각 기억 정보 처리 효율을 정상화
□분자-신경-신경망-뇌기능 제어 다기능 뉴럴 디바이스로 광유전학기술 제어 구현 및 뇌 질환 치료
∘모듈화된 뉴럴 인터페이스 디바이스의 통합을 통한 멀티모달 뉴럴 디바이스로 확장
∘멀티모달 뉴럴 디바이스의 최적화 및 검증

2단계 (해당 시 작성)
목표
분자광유전학 활용하여 인지 및 기억제어 연구 및 뇌질환 치료 연구
내용
□ 분자-동물 행동 연관성 인공지능 분석 시스템 개발
□ 분자 광유전학을 이용한 파킨슨 치료연구
□ AI 기반 동물 행동 분석시스템 확장
□ 분자광유전학 기술을 이용한 운동 신경 회로 조절 및 관찰
□ 분자 특이적 세부 운동 신경 활성 조절 및 치료 효과 검증

n단계
(해당 시 작성)
목표
파킨슨 영장류 전임상 연구
치매 생쥐 적용 연구
내용
□ 뇌질환을 근본적으로 치료할 수 있는 분자광유전학 치료기술을 개발
□ 난치성 뇌질환치료의 새로운 패러다임을 제공함.
□ 다국적기업에 기술 이전 및 교원창업을 진행함.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
분자광유전학을 통한 인지 기억 연구 및 뇌질환치료의 새로운 패러다임을 제시
□ 본 연구단은 “뇌 기능 재구성을 위한 분자광유전학 플랫폼 개발”, “분자광유전학을 활용한 신경 및 시냅스, 신경망 재구성”, 그리고 “뇌기능 재구성을 통한 뇌질환 치료 방안 제시”를 연구목표로 함.
□ 정재웅 교수 그룹 (바이오 전자소자 및 시스템 연구실, 전기및전자공학부)이 참여하여 카이스트 내부 각 분야의 세계적 전문가들로 구성된 연구팀이 유기적으로 결합하여 연구를 진행할 뿐만 아니라, 전 세계 뇌인지과학을 선도하는 미국 내 최고의 연구기관들과 협력연구를 함으로써, 국내에서뿐만 아니라 전 세계적으로 인정받고 검증된 연구성과를 만들어 낼 것임.
□ 기존의 제 1세대 광유전학과는 달리 다양한 분자를 타겟으로 하는 분자광유전학으로 신경세포의 다양한 구조 및 기능을 조절하기 때문에 본특이점 연구단은 뇌를 분자-세포-개체 수준에서 이해하고 조절하고 분자광유전학으로 뇌질환을 치료하는 새로운 세상이 시작될 것임.
□ KAIST 독자적인 브랜드인 분자광유전학의 앞선 기술을 더욱 발전시켜 뇌의 정보와 기능을 조절하는 신경과학 특이점에 도달하는 것이다. 또한, 분자광유전학을 활용하여 전증, 정신분열증 등 신경회로 이상 질환과 치매, 파킨슨 병 등 퇴행성 뇌질환치료 방법을 모색할 수 있다. 특히, 잃어버린 기억을 빛을 이용하여 되돌린다는 매우 파급효과가 높은 연구성과를 낼 것이라 기대함.
□ 의학의 발전에 의해 인간의 수명이 점점 증가함에 따라 노화에 취약한 뇌질환 환자도 점점 증가하고 있는 추세이다. 세계최고의 민감성을 가진 분자광유전학 기술과 무선 제어 광유전학 시스템과 연동하여 인지, 기억 관련 뇌신경세포와 신경회로를 활성화하여 치매, 파킨슨병, 조현병 생쥐모델에서 뇌질환을 근본적으로 치료할 수 있는 분자광유전학 치료기술을 개발하여 기술 이전 및 교원창업을 추진할 것임.
□ 최근에 알츠하이머가 10대 사망원인에 진입했다는 통계 결과가 발표되었고, 뇌는 다른 신체 부위보다 생체 기능을 조절하기 어려운 특징을 가지기 때문에 뇌 질환에 대한 연구나 치료는 앞으로 더욱 중요하게 될 것은 분명하다. 분자 및 세포와 신경회로 타겟을 활용하여 시스템 신경과학 분야와 분자 센서 기술, 분자광유전학 기술로 인지 및 기억 연구와 난치성 뇌질환치료방법을 제공할 것임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 10
• 1) 연구수행 결과 ... 10
• 2) 목표 달성 수준 ... 36
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 36
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 37
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 37
• 7. 연구개발비 사용실적 ... 38
• 8. 중요 연구변경 사항 ... 38
• 끝페이지 ... 39