| 발달 초기 망막 신경절 세포의 가소성 발견 | ||
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  중국과학원 뇌과학·지능기술탁월혁신센터(신경과학연구소) 장이펑(张翼凤) 연구팀은 망막 신경절 세포가 발달 초기에 상당 정도의 가소성을 보유함을 최초로 입증하였다. 해당 성과는 환경 자극이 어떻게 망막 회로를 변화시키는지를 탐구하기 위한 기반을 마련하고 초기 감각 경험 훈련을 통한 일부 감각기관 질병에 대한 보조 치료 연구에 도움을 준다. 관련성과는 "PLOS Biology" 및 "Journal of Neuroscience"에 게재되었다. 가소성은 신경계의 정상적인 기능 행사에 매우 중요하다. 개체가 일정 단계로 발달되면 대뇌는 감각기관으로부터 외부 정보를 획득하기 시작하며 획득한 정보를 기반으로 의미있는 연결을 강화하고 중복 연결을 제거함으로써 외부 자극에 보다 효과적으로 반응한다. 따라서, 해당 단계 뉴런은 높은 가소성을 나타낸다. 해당 발달 단계에서 외부환경 자극을 바꾸면 신경계 기능의 변화를 유발한다. 생쥐를 예로, 생쥐가 눈을 뜨기 전에 눈꺼풀을 봉합하여 시각 자극의 입력을 차단시킬 경우, 초급 시각 피층의 안구우위칼럼(ocular dominance column), 방향 선택성과 방위 선택성 등 기본 반응 특성에 문제가 발생한다. 생쥐 시각 피층 발달의 중요시기에 풍부한 환경을 제공할 경우, 안구우위칼럼 등 기능의 구축을 가속화하고 나아가 유전자 녹아웃으로 인한 위상 투사 결함을 개선하는 등 일부 유전적 기능 결함을 보완할 수 있다. 기존에 시각 자극 변화가 시각기관 발달에 미치는 영향에 관한 대량의 연구가 수행되었지만 주로 시각 피층을 연구 대상으로 하였으며 시각의 감각기관인 망막도 가소성을 보유하여 외부자극에 의해 변화된다는 관점은 거의 없었다. 연구팀은 생후 10일에서 35일 사이의 생쥐에 다양한 운동 방향의 시각 자극을 주고 다채널 전극 배열, 단일채널 및 이중채널 전세포 조각 집게 등 방법을 이용하여 망막의 광 온-오프 방향 선택적 신경절 세포(ON-OFF DSGCs, ON-OFF Direction selective ganglion cells)의 반응을 기록하고 분석하였다. 결과, 해당 세포는 두 가지 뚜렷한 변화가 발생했다. 그중 한 가지는 세포의 운동 자극 방향에 대한 코딩 능력이 뚜렷하게 향상되었다. 시각 경험 훈련 과정에 충분한 운동 자극을 포함시키기만 하면 운동 자극의 방향과 상관없이 모두 선택성 신경절 세포의 모든 운동 방향에 대한 코딩 능력을 뚜렷하게 향상시킬 수 있다. 심층 연구 결과, 선택적 신경절 세포가 접수한 흥분성 입력은 훈련 후, 더욱 안정되어 이들의 시각 운동 자극에 대한 반응 안정성이 향상되었으며 따라서, 운동 방향 코딩의 정확도를 향상시켰다. 다른 한 가지는, 상향 운동을 선호하는 선택적 신경절 세포 간에 갭 연결이 형성되며 해당 연결의 강도는 상향 운동의 경험 훈련에 의해 증강하고 하향 운동의 경험 훈련에 의해 약화될 수 있다. 갭 연결은 세포 간의 동기 전달과 밀접히 상관된다. 운동 경험 훈련 기간의 동기 전달이 강할수록 갭 연결에 대한 향상이 더 뚜렷해지고 뚜렷한 가소성 특징을 보유한다. 운동 경험 훈련에 대한 상술한 두 가지 측면의 영향은 모두 장기적으로 존재하며 후기 시각 경험 변화의 영향을 받지 않는다. 해당 연구는 최초로 망막 신경절 세포 반응이 풍부한 운동 자극에 의해 변경되고 장기적으로 유지될 수 있으며, 망막 기능은 발달 초기에 상당 정도의 가소성을 보유함을 입증하였다. 또한, 경험 의존의 가소성에 대한 이해를 풍부히 하고 해당 가소성이 감각기관을 포함한 신경계에 보편적으로 존재할 가능성을 제시했다. 해당 성과는 초기 경험 훈련을 이용한 일부 감각기관 질병의 보조 치료 연구에 도움을 준다. 타이틀 그림: 좌측: 시각 운동 경험 훈련 개략도. 우측 상단: 상향 운동 선호의 ON-OFF DSGCs 사이의 갭 연결 비율 및 강도의 시각 경험 훈련 방향과의 밀접한 상관성. 우측 하단: ON-OFF DSGCs의 운동 방향에 대한 코딩 능력 향상은 시각 경험 훈련 방향과 무관함. 정보출처 : https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_7863031?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg |
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