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시각피질 회로중 흥분-억제 주기적 진동 발견
  • 등록일2019.12.16
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중국과학원 상하이유기화학연구소 생물·화학융합연구센터 허카이원(何凱雯) 연구팀은 미국 존스홉킨스대학교 Alfredo Kirkwood 연구팀과 공동으로 피라미드 뉴런(pyramidal neuron)의 E/I 균형이 항상성을 유지하는 것이 아니라 일주기에 주기적으로 진동함을 최초로 발견하였다. 해당 연구 성과는 "Neuron"에 게재되었다.
뉴런의 정보처리 및 전달은 글루타메타제(glutamatergic) 유형의 흥분성 시냅스에 의존해 신경신호를 전달하는 한편 가바너직(GABAergic) 유형의 억제성 시냅스에 의존해 신호전달을 시공간적으로 규제한다. 뉴런의 흥분-억제 사이의 균형관계(E/I 균형)는 뉴런 및 신경망의 기능 발휘를 결정짓는 핵심요소이다. 아울러 수많은 뇌질환 모두 E/I 불균형과 밀접한 연관이 있다.
연구팀은 미세 후시냅스 전류 기록 및 분석을 통해 일차시각피질/전전두엽피질/해마 내 피라미드 뉴런의 흥분성/억제성 시냅스 강도가 24시간 명암주기(light-dark cycle) 내에서 역방향 변화가 발생함을 의외로 발견했다. 흥분성 시냅스 사건의 빈도가 암주기에서 상승시 억제 사건의 빈도는 낮아졌고 반대로 흥분성 시냅스가 명주기에서 저하시 억제성 시냅스는 뚜렷이 증강되었다.
흥분성과 억제성의 역방향 변화는 뉴런의 E/I 균형이 주야간에 대폭적인 파동이 발생함을 시사한다. 이 또한 뇌에 일반적으로 존재하는 생리현상일 가능성이 크다. 연구팀은 일차시각피질을 주연구대상으로 E/I 균형 주기적 진동의 구체적 방식 및 메커니즘을 심층적으로 탐구했다. 생쥐에 대한 미온적이고 짧은 수면박탈을 통해 명주기에서 피라미드 뉴런 억제신호의 증가는 수면에 의존함을 발견했는데 이는 이미 밝혀진 수면이 흥분성 시냅스에 대한 조절작용과 비슷하다. 약물학적 방법을 결합하여 연구한 결과 암주기에서 대뇌 eCB 고발현은 시냅스 억제 하향조절에 관여함을 발견했다.

정보출처 : http://www.cas.cn/cm/201912/t20191213_4727336.shtml