Project #1. 신경발생(Neurogenesis)와 감정장애(Emotional disorder)의 연관성 연구

대뇌에 존재하는 줄기세포(Neuronal stem cell)와 감정상태(Emotional status)가 밀접한 연관관계를 가지고 있기 때문에 이 둘 간의 연관성을 밝혀 궁극적으로는 감정장애에 대한 새로운 치료법을 제시하고자 한다.

그림 1. 신경 줄기세포 증식을 임의로 조작하여 증가시킨 모습

Project #2. HCN channel 과 감정기억(Emotional Memory)과의 관계

Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channel은 신경계 전역에서 발현되는 이온 채널로서 신경세포의 흥분성과 시냅스 가소성을 조절하는 것으로 알려져있다. 우리 실험실에서는 이러한 HCN channel이 불안행동과 공포기억을 조절할 수 있는지에 대한 연구를 활발히 진행중이다.

그림 2. HCN channel을 block하였을 때 편도체 신경세포의 활성변화

Project #3. PARP-1 과 뇌 기능장애(Whole Brain malfunction)와의 관련성 연구

Poly (ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1)은 효소활성을 통해 DNA repair 에 관여할 뿐만 아니라, 스스로 transcription factor로서 작용하여 여러 단백질의 발현을 조절하는 등 매우 다양한 역할을 수행한다고 알려져 있다. 이러한 PARP-1 protein이 knockout된 생쥐에서 행동의 변화 및 뇌세포 활성의 차이에 대한 연구를 하고 있다.

그림 3. PARP-1 유전자가 knockout된 생쥐에서의 행동 변화

Project #4. 스트레스성 불안장애(Anxiety disorder)와 관련된 대뇌 연결회로 연구

고통을 수반하는 물리적, 정신적 위기상황을 생물학적 의미의 스트레스라고 한다. 모든 생명체는 최적의 생존조건을 유지하기 위해 환경으로부터 오는 이러한 각종 스트레스에 대응하여 생리적 혹은 행동적으로 재조정함으로써 적응하는 방어기전을 발달시켜왔다. 그러나 감당할 수 없는 과도한 스트레스는 생리적 항상성을 깨뜨려서 원활한 뇌기능에 치명적인 영향을 미치며 결과적으로 비정상적인 행동을 유발하게 된다. 현대 사회의 과도한 스트레스는 각종 정신질환의 사회,환경적인 원인으로 지목되고 있다. 과도한 급성 및 만성 스트레스는 불안장애, 우울증과 같은 감정조절장애(affective disorder) 및 학습장애 등의 인지장애(cognitive deficit)를 유발한다. 우리 실험실에서는 이러한 스트레스가 대뇌의 전체적인 연결회로에 미치는 영향에 대해 연구하고 있으며 불안장애와 관련된 부작용이 없는 새로운 치료제 개발을 위한 병인을 규명하기 위한 다각적인 접근을 시도하고 있다.

그림 4. 심각한 스트레스 호르몬 처리에 의한 신경세포의 모양 변화와 행동 변화