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소규모 배양신경회로의 자발적 활동 계측

전문가 제언: ○ 1981년 노벨의학상을 수상한 Hubel과 Wiesel는 시각계통의 발달과정에서 시각상실의 영향에 관한 시각정보처리에 대해 실험하였다. 이후 세포내의 전기적 활동(electrical activity)이 동물의 뇌신경계통을 구성하는 신경회로의 성장과정에서 필수적이라는 것이 더욱 확실하게 되었다.

○ 이러한 신경계통(nervous system)의 전기적 활동은 일반적으로 두 가지 형태로 나타난다. 즉, 외부자극(sensory input)이나 운동 출력(motor output)에 관계없는 자발적 활동(spontaneous activity)과 경험 의존적 활동으로 이러한 모든 활동은 신경회로의 성장을 조정한다.

– 따라서 신경세포의 성장과정에서 기능적 신경회로의 자발적인 발달과정을 파악하기 위해서는 신경회로의 전기적 활동을 계속적으로 계측할 필요가 있다. 이 때 잘 정의된 신경세포의 내부구조와 경계조건하에서 수행하여야 한다.

– 이러한 자발적 전기활동은 대뇌의 신 피질, 시상 및 해마 등의 신경회로의 성장과정에서 직접 활동전위의 측정이나 칼슘이온의 형광관찰에 의하여 분석할 수 있다.

○ 그러나 이러한 계측을 생체에서 수행하는 데는 침습방법 등이 필요하지만 배양접시에서 배양된 세포에서 신경회로의 활동전위나 시료로서 활용할 수 있으면 여러 가지로 편리한 점이 많을 것이다. 따라서 이러한 신경회로의 배양에 의한 활동전위 계측이나 세포 사이의 작용 등 세포수준에서 실증실험이 국내외에서 많이 수행되고 있다.

○ 이러한 관점에서 위치선택적인 세포외부 기록과 배양신경세포의 마이크로 패터닝 방법(micro-patterning method)과 같은 배양신경회로의 비침습성(non-invasive) 계측방법이 실험에 이용되고 있다. 따라서 이 글에서 기술한 생체계측기술이 이러한 방법의 하나로 유용하지만 전기적 정보의 입출력과 신경회로 전체의 활동변화계측 등 보다 확장된 전기생리학적 계측방법이 강구되어야 할 것이다.

저자: Hiroyuki Moriguchi, Nobuhiro Tamai, Yuzo Takayama, Toshiaki Kurashima, Yasuhiko Jimbo
자료유형: 학술정보