신경회로연구실

1. Ahn HJ, Kim SY. (KR granted 2023; US granted 2024). Automated apparatus for stereotactic surgical device. KR102525496B1, US12011321B2. 2. Chung K, Kim SY, Ohn K, Murray E, Cho JH. (filed 2015; first US grant 2019). Active transport of charged molecules into, within, and/or from charged matrices. US10416116B2, US12066400B2, EP3126037B1, CN106211762B. 3. Kim SY, Deisseroth K, Adhikari A. (filed 2014; EP granted 2019; US granted 2021). Optogenetic control of behavioral state. US10974064B2, EP2968997B1, CN105246550A, AU2014227600B2, ES2742492T3. 우리는 추울 때는 따뜻한 곳을 찾고, 목이 마르면 물을 마십니다. 같은 상대도 처음 만났을 때와 익숙해진 뒤에는 다르게 대합니다. 이처럼 행동은 눈앞의 자극만으로 결정되지 않습니다. 몸이 무엇을 필요로 하는지, 이전에 무엇을 경험했는지에 따라 달라집니다. 서울대학교 신경회로 연구실은 몸 안팎의 감각, 내부 상태, 기억이 신경세포와 시냅스에서 어떻게 처리되어 행동과 생리 반응으로 이어지는지 연구합니다. 우리가 찾는 ‘알고리즘’은 신호를 비교하고, 반영하는 정도를 바꾸고, 시간에 걸쳐 모으는 실제 생물학적 규칙입니다. 생쥐의 감각과 행동을 정밀하게 측정하고 신경회로를 조절하여, 이러한 규칙을 실험으로 검증합니다. 낯섦은 상대에게 원래 붙어 있는 성질이 아닙니다. 이전에 만난 경험에 따라 달라집니다. 우리는 생쥐에서 냄새 정보와 친숙함에 관한 기억 신호를 결합하여, 낯선 상대를 더 탐색하도록 하는 신경회로를 밝혔습니다. 이 회로의 특정 경로를 억제하면 다른 개체에 대한 관심은 유지되면서도 낯선 상대를 더 찾는 경향은 사라졌습니다. 감각이 기억과 만나 행동의 의미를 얻는 과정을 보여주는 발견입니다. 물을 마시면 몇 초만에 갈증이 해소되지만, 마신 물이 몸에 흡수되어 수분 균형을 회복하기까지는 시간이 더 필요합니다. 뇌는 어떻게 몸의 회복보다 먼저 반응할까요? 저희는 무언가를 삼킬 때 목구멍에 가해지는 압력이 뇌의 갈증 신경세포를 빠르게 억제하는 경로를 밝혔습니다. 이 회로는 물을 마실 때처럼 삼킴이 빠르게 이어질 때 강한 억제 신호를 만들어냅니다. 신호의 유무뿐 아니라 시간적 패턴을 읽어, 몇 초만에 빠르게 갈증이 해소됨과 동시에 물을 그만 마시게 합니다. 추위를 견디려면 열을 만들고, 몸을 떨고, 따뜻한 곳을 찾으며, 에너지를 더 섭취해야 합니다. 저희는 생쥐에서 추위에 반응하는 뇌간 신경세포 집단이 이러한 여러 적응 반응을 지휘한다는 것을 밝혔습니다. 추위 감각이 몸의 생리와 대사, 행동과 보상 반응을 어떻게 함께 바꾸는지 보여주는 발견입니다. 신경회로 연구실의 학생들은 질문을 세우고 실험을 설계하며, 결과를 해석하고 논문으로 설명하는 과정을 함께 이끕니다. 최근 논문과 연구실 소식, 구성원들의 일상을 Instagram에서 만나보세요. X/Twitter에서도 전 세계 학자들을 대상으로 한 최근 논문과 연구실 소식을 접할 수 있습니다. YouTube에서 김성연 교수의 공개 강의와 연구 소개 영상도 보실 수 있습니다. 빛으로 신경세포의 활동을 조절하면 뇌의 작동 원리를 어떻게 알아낼 수 있을까요? 김성연