연구단소개
Director이창준
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Director이창준
뇌 안의 별 "성상교세포"를 연구하여 뇌의 인지 기능 규명
Tel. 042-878-9155
(연구실)
34126 대전광역시 유성구 도룡동 엑스포로 55,
기초과학연구원 C211
주요 논문
- - Astrocytes Control Sensory Acuity via Tonic Inhibition in the Thalamus
- - Severe reactive astrocytes precipitate pathological hallmarks of Alzheimer's disease via H2O2-production
- - Aberrant Tonic Inhibition of Dopaminergic Neuronal Activity Causes Motor Symptoms in Animal Models of Parkinson's Disease
- - Non-invasive optical control of endogenous Ca2+ channels in awake mice
- - Neural circuits underlying a psychotherapeutic regimen for fear disorders
연구단장 소개
연구단장 이창준
뇌 속의 성상교세포와 신경세포 간 상호작용 발견에 크게 기여한 세계적인 석학이다. 2014년 한국과학기술한림원 FILA기초과학상을, 2016년에는 경암교육문화재단 경암학술상, 2017년에는 대한민국 정부로부터 과학기술포장을 수상하였다. 2016년부터 2018년 9월까지 한국과학기술연구원에서 창의연구단(한국연구재단)을 이끌었다. 한국뇌신경과학회에서 발행하는 학술지인 Experimental Neurobiology지의 편집장을 역임하고 있다.
소개
인지 및 사회성을 담당하는 뇌 기능 연구
우리 연구단은 인지 및 사회성을 조절하는 뇌 기능과 다양한 뇌 질환의 원인을 규명하기 위해 분자-세포-개체를 아우르는 다양한 수준에서의 뇌 연구를 수행하고 있습니다. 우리 연구단은 8개의 연구실이 연구주제에 따라 3개의 그룹(인지 교세포, 사회성 뇌과학, 분자뉴로이미징 그룹)으로 구성되어 있으며, 유전학, 행동 유전학, 전기생리학, 광유전학, 초음파 신경조율기법, 뉴로분자이미징, 뇌파 분석, 합성생물학, 당질학 등 다학제적 연구 방법을 통해 다음과 같은 주제를 연구하고 있습니다.
1. 인지 교세포 그룹
인지 교세포 그룹은 뇌 인지 기능을 이해하고 조절하기 위한 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 본 그룹은 뇌 기능 조절에 있어 성상교세포의 역할을 연구하기 위해 Glutamate, D-serine, GABA, BDNF, H2O2등과 같은 다양한 교세포전달물질들이 어떻게 성상교세포로부터 합성되고 분비되어 뇌 인지 기능을 조절하는지, 성상교세포의 부피 변화가 어떻게 시냅스 가소성을 조절할 수 있는지, 그리고 반응성 성상교세포가 어떻게 알츠하이머병, 파킨슨씨병, 헌팅넌씨병과 같은 퇴행성 뇌 질환을 유도하는 지에 대한 질문의 해답을 찾고 있습니다. 우리는 이러한 연구를 통해 뇌 인지 기능에 있어 성상교세포의 중요성을 규명하고 성상교세포의 기능을 조절할 수 있는 약물 후보 물질들을 발굴함으로써 다양한 퇴행성 뇌 질환 및 정신 질환을 치료할 수 있는 새로운 패러다임을 제시하고자 합니다.
이러한 연구와 더불어 중개 연구를 위해 초음파를 이용한 새로운 뇌 기능 조절 기법을 개발하고 있습니다. 우리는 특정 뇌 기능만을 선택적으로 조율할 수 있는 초음파 매개 신경가소성 자극기법을 개발함으로써 수술과정없이 비침습적으로 인지 기능 이상, 간질, 발작과 같은 뇌 질환을 치료할 수 있는 차세대 뇌 질환 치료법을 제시하고자 합니다.
또한 동물 실험 기반 고위 뇌 기능 관련 행동 결과를 인간 행동 결과와 유사한 패러다임에 적용하고 인간을 대상으로 하는 뇌 신호 측정연구와 연결하여 역중개연구 및 중개연구를 활성화시키고자 하는 목적으로 인간과 동물이 어떻게 주변 환경에 대한 복잡한 정보를 처리하고 추상화하는 지에 대한 뇌 인지 기전을 이해하는 연구를 수행하고 있습니다. 우리는 다양한 지각, 인지 및 의식 과정이 시간에 따라 어떻게 전개되는지 이해하기 위해 뇌 영상 데이터의 시공간 패턴 동역학을 연구하고 있습니다.
2. 사회성 뇌 과학 그룹
사회성 뇌 과학 그룹은 다양한 사회적 행동과 감정을 조절하는 뇌 기전을 연구하고 있습니다. 우리는 타인의 정서적인 상태를 공유하며 이해하는 능력인 ‘공감’을 조절하는 신경 기전에 대한 근본적인 궁금증을 가지고 있습니다. 정서적 공감능력을 측정할 수 있는 관찰공포 생쥐 행동모델을 개발하였고, 유전자 조작, 광유전학, 칼슘 이미징, 뇌파 측정 등의 다양한 실험 기법을 활용하여 공감 행동을 조절하는 신경망과 시냅스 기전을 규명하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. 이 연구를 통해 우리는 인간의 공감에 대한 이해를 넓히고 관련 정신 질환에 대한 효과적인 치료법 개발에 이바지 하고자 합니다.
또한 우리 그룹은 집단 내 사회적 상호작용의 근본이 되는 개체 인지에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 이 연구를 위해 생쥐가 동일한 사회적 범주에 속하는 개체들을 구분하는 새로운 행동 모델을 개발하였고, 투포톤이미징, 미니스코프 이미징, 뉴로픽셀 레코딩 등의 최신 실험 기법을 적용하여 특정 개체 인지에 관여하는 신경세포 및 신경회로망을 규명하고 있습니다.
이와 더불어 단백질과 지질 분자 등이 당쇄화되는 과정이 사회성과 관련한 뇌 기능에 어떠한 영향을 미치는 지에 대한 새로운 연구분야를 개척하고 있습니다. 우리는 당쇄화 관련 유전자의 변화가 자폐, 우울증, 조현병 등 정신 질환에 어떠한 영향을 미치는 지 연구하고 있으며, 다양한 뇌 질환 모델에서 당사슬 구조에 대한 뇌 지도 구축을 진행하고 있습니다. 이를 통해 다양한 정신 질환에 대한 새로운 진단법 및 치료제 개발에 기여하고자 합니다.
3. 분자 뉴로이미징 그룹
분자 뉴로이미징 그룹은 분자 수준에서 뇌 기능의 변화를 실시간으로 관찰하고 조절할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다. 우리는 움직이는 동물의 뇌 세포 안에서 특정 단백질의 기능 및 단백질 간 상호작용을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 바이오센서를 개발하고 있으며, 빛을 이용하여 뇌 세포의 특정 단백질의 시공간적 기능을 세밀하게 조절할 수 있는 다양한 광유전학 기술들을 개발하고 있습니다. 우리 그룹은 Confocal microscope, Two-photo microscope, Super-resolution microscope, Light-sheet microscope, FACS 등 다양한 형광 이미징 장비들을 활용하여 나노미터(10-9m)부터 센티미터(10-2m)에 이르는 다양한 스케일의 생명현상을 연구하고 있습니다. 또한 우리 그룹은 뇌 세포 간 의사소통의 의미를 해독하기 위해 다양한 채널 단백질을 빛으로 조절할 수 있는 광유전학 기술을 개발하고 있으며, 뇌 회로의 구조-기능의 관계를 규명하기 위해 뇌 연결 망의 구조를 편집할 수 있는 새로운 합성 단백질 기술들을 개발하고 있습니다.
