다중 전극 어레이를 통한 전해질 병변 생성 기술 개발

Centrala begrepp

다중 전극 어레이를 이용하여 정밀하고 반복 가능한 전해질 병변을 생성하고, 이를 통해 신경 활동과 행동의 인과관계를 규명할 수 있는 기술을 개발하였다.

Sammanfattning

이 연구에서는 다중 전극 어레이를 이용하여 전해질 병변을 생성하는 새로운 기술을 개발하였다. 이 기술은 병변 생성 전후에도 신경 활동을 안정적으로 기록할 수 있어, 병변이 신경 회로 기능에 미치는 인과적 영향을 규명할 수 있다.

초기 ex vivo 양모 및 돼지 뇌 실험을 통해 전류 크기와 지속 시간에 따른 병변 크기를 확인하였다. 이후 in vivo 돼지 실험에서는 전류 크기와 지속 시간을 더 낮추어 병변 크기를 줄이고 조직 손상을 최소화하였다. 이렇게 최적화된 기술을 이용하여 마취된 rhesus 원숭이와 행동 실험 중인 rhesus 원숭이에서 병변을 생성하였다.

병변 생성 장치의 전류 및 전압 출력 데이터와 다중 전극 어레이의 신경 활동 기록 결과를 통해, 이 기술이 안정적이고 반복 가능한 병변 생성이 가능함을 확인하였다. 또한 병변 생성 후 신경 활동 변화 분석을 통해 신경 손실이 발생했음을 간접적으로 확인하였다.

이 기술은 기존 병변 생성 기술의 한계를 극복하고, 신경 활동 기록과 병변 생성을 통합함으로써 신경 회로 기능과 행동의 인과관계를 규명하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Statistik

250 μA의 직류를 10분간 가하면 양모 피질에서 약 1.5 mm 직경의 구형 공동이 생성된다.
180 μA의 직류를 1분간 가하면 돼지 피질에서 약 0.5 mm 직경의 구형 공동이 생성된다.
150 μA의 직류를 1분간 가하면 돼지 피질에서 약 3.5 mm 폭, 2 mm 깊이의 원추형 조직 손상 영역이 생성된다.

Citat

"이 기술은 기존 병변 생성 기술의 한계를 극복하고, 신경 활동 기록과 병변 생성을 통합함으로써 신경 회로 기능과 행동의 인과관계를 규명하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다."
"이 기술은 기존 병변 생성 기술의 한계를 극복하고, 신경 활동 기록과 병변 생성을 통합함으로써 신경 회로 기능과 행동의 인과관계를 규명하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다."

Viktiga insikter från

Neuroelectrophysiology-Compatible Electrolytic Lesioning

by Bray,I. E., ... på www.biorxiv.org 11-13-2022

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.11.10.516056v2

Djupare frågor

신경 활동 기록과 병변 생성을 통합하는 이 기술이 어떤 다른 신경과학 연구 분야에 활용될 수 있을까?

이 기술은 신경과학 분야에서 다양한 응용 가능성을 가지고 있습니다. 먼저, 이 기술을 통해 신경 회로의 특정 부분을 비활성화하고 그 후의 신경 활동을 관찰함으로써 특정 신경세포 집단이 특정 행동에 어떻게 기여하는지 연구할 수 있습니다. 이를 통해 특정 신경 회로의 기능과 행동 간의 인과 관계를 더 깊이 이해할 수 있습니다. 또한, 이 기술은 신경 손상과 회복 과정을 연구하는 데에도 활용될 수 있습니다. 신경 손상 후의 신경 회로의 재조직 및 회복 메커니즘을 연구하여 신경 재생 및 재구성에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

이 기술의 한계는 무엇이며, 어떤 방식으로 개선될 수 있을까?

이 기술의 한계 중 하나는 현재 사용된 전류 크기와 지속 시간이 제한된 범위 내에 있을 수 있다는 점입니다. 더 넓은 범위의 병변을 생성하거나 다양한 종류의 병변을 생성하기 위해 전류 패턴, 크기 및 지속 시간을 조정하는 실험이 필요할 수 있습니다. 또한, 현재의 기술은 주로 표면 구조에 초점을 맞추고 있으며, 깊은 구조에 대한 병변 생성에 대한 연구가 필요할 수 있습니다. 이를 극복하기 위해 다양한 전류 패턴 및 전극 형태를 사용하여 더 정교한 병변 생성 방법을 개발할 수 있습니다.

이 기술을 통해 신경 회로 기능과 행동의 인과관계를 규명하는 연구 결과가 어떤 방식으로 임상 응용으로 이어질 수 있을까?

이 기술을 통해 얻은 연구 결과는 임상 응용에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 먼저, 특정 신경 회로의 기능과 행동 간의 인과 관계를 규명함으로써 신경 질환 및 장애의 원인을 더 잘 이해할 수 있습니다. 이를 통해 신경 질환의 진단, 예방 및 치료에 대한 새로운 접근법을 개발할 수 있습니다. 또한, 신경 회로의 재조직 및 회복 메커니즘을 연구하여 신경 손상 및 신경 재생에 대한 치료법을 개발하는 데에도 도움이 될 수 있습니다. 이러한 연구 결과는 임상 신경학 및 신경외과 분야에서 신경 질환 및 손상에 대한 혁신적인 치료법을 개발하는 데에 활용될 수 있습니다.