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이재성
이재성(Jae Sung Lee) 저자 이메일 보기
HHMI Janelia Research Campus
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90 KB
  CV updated 2020-10-13 10:02
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조회 1492  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
The Statistical Structure of the Hippocampal Code for Space as a Function of Time, Context, and Value

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

제가 연구하고 있는 place cell 은 rat 의 hippocampus 에서 John O'Keefe 와 Jonathan Dostrovsky 에 의해 처음 보고되었습니다. 이 place cell 들은 공간내 특정 장소 (place field)에서만 활성을 보여 place cell 이라 알려지게 되었습니다. Place cell 들이 활성을 보이는 위치, place field 는 마치 특정 감각 정보를 받아들이는 receptive field 와 비교되기도 합니다. Place field 또한 여러 감각 정보들의 영향을 받아 형성되지만 tonotopic map 이 존재하지 않고, 다른 공간에서는 전혀 다른 패턴을 보이는 등 다른 성격을 보입니다. 처음 place cell 이 발견된지 50년 이 지났으나 아직도 많은 과학자들이 연구를 진행하고 있으며, 2014년 John O'Keefe 교수는 place cell 을 처음 발견한 공로로 노벨상을 수상하기도 했습니다.

Place cell 을 연구하는 많은 과학자들이 주로 사용한 방법은 electrode 를 실험동물의 뇌에 이식한후 특정 공간안을 돌아다니게 하며 extracellular electrical signal 을 기록하는 방식이었고, 아직도 많은 좋은 연구들이 이 실험 방법을 통해 이루어 지고 있습니다. 하지만 저는 electrode 를 사용하지 않고 2-photon laser 를 이용한 in-vivo calcium imaging 방법을 통해 place cell 에 대한 연구를 하게 되었습니다. Electrode implant 방식의 실험은 실험 동물이 자유롭게 움직일 수 있다는 장점이 있으나 (place cell 은 vestibular input 의 영향을 받기 때문에 실험동물이 머리를 자유롭게 움직일 수 있다는 것 또한 중요합니다) 오랜 기간 동안 동일한 unit (neuron) 의 활동을 기록하기 어렵다는 단점이 있습니다. 반면 2-photon in-vivo calcium imaging 은 동일한 neuron 의 활동을 오랜 기간에 걸쳐 기록할 수 있고, 한번에 기록할 수 있는 neuron 의 수도 수백개에 이를 정도로 많은 정보를 한번에 얻을 수 있습니다. 하지만 imaging 을 위해 실험동물의 머리가 고정되어야 한다는 단점이 있습니다 (실험동물이 자유롭게 움직이면서 할 수 있는 in-vivo calcium imaging 방법도 있습니다). 하지만 이러한 제약은 머리가 고정된 실험동물을 구형 treadmill 위에서 달리게 하고, 그 treadmill 의 움직임에 따라 실험동물 앞에 놓여있는 스크린의 장면이 움직이는 가상현실을 통하여 극복할 수 있습니다. 실험동물은 머리가 고정된 상태로 제자리에서 달리게 되지만, 마치 어떤 곳을 실제로 달리고 있는 것처럼 느끼게 되며, 이러한 상황에서도 place field 가 관찰되는 것이 잘 알려져 있습니다 (실제 환경에서의 place field 와 가상현실에서의 place field 의 성격이 완전히 같지는 않습니다). 이러한 가상현실을 사용할 때 얻게 되는 이점은 공간의 제약이 없어진다는 것입니다. 다양한 크기의 수많은 공간을 만들어 사용할 수 있기 때문에 제한된 공간에서 진행되는 실험에서는 몰랐던 사실들에 대해 알 수 있게 되었습니다.

대부분의 place cell 에 관한 실험들이 실험실 내의 작은 공간 혹은 그 정도 크기의 가상 현실에서 이루어 졌습니다 (대략 수 m 내외). 제가 이번 실험에서 사용한 가상현실에서 mouse 가 달리는 길의 길이는 40 m 이상 이었습니다. 게다가 확연하게 다른 가상 공간을 오가야 했기 때문에 생각보다 많은 상상력이 요구되었습니다. 4가지 가상 공간을 만들어서 사용했는데, 각각의 가상 공간 마다 수십차례의 수정을 진행했고, 진행하는 동안 계속 실험세트 안의 treadmill 을 굴리며 가상현실의 길 위를 달렸습니다. 한 가상 공간 내에서 달리고 있을 때는 공간의 연속성이 느껴지고, 다른 가상 공간으로 전환 되었을 때는 그 곳이 다른 곳 임을 mouse 에게도 분명하게 인식되어질 수 있도록 하는 것이 쉬운 일은 아니었습니다. 마음에 드는 가상공간들을 만들기까지 많은 시간과 반복된 수정에 지치기도 했지만 실험에서 얻은 데이터가 노력이 헛되지 않았다는 것을 보여주어 다행이었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

제가 소속되어있는 곳은 HHMI / Janelia Research Campus 입니다. 2006 년 10 월에 문을 열었고 neurobiology 에 초점이 맞추어져 있습니다. Imaging tool 개발과 그 tool 을 이용하여 새로운 연구를 가능하게 하려는 노력을 계속하고 있으며, 최근에는 molecular biology, computational neuroscience 분야의 연구자들도 늘어나고 있습니다. 연구소 내 실험실 간의 협력이 아주 활발하고 좋은 성과들을 보여주고 있습니다. 실험실 뿐 아니라 기술적인 부분을 도와주시는 전문가 분들이 계셔서 정말 큰 힘이 됩니다. 연구에 필요하다면 설계에서 부터 제작까지, 그리고 문제점의 개선, 지속적인 업그레이드 까지 연구소 내에서 진행 됩니다. 앞으로 post-doc 을 나가시는 분들 중 neuroscience 에 관심이 많으신 분이시라면, Janelia Reseach Campus 도 고려해 보시길 권해드립니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

대학원 생활과 post-doc 기간을 지내 오면서 저의 부족함을 점점 더 많이 느낍니다. 계속해서 배워가는 과정이고, 배워도 배워도 끝이 없는 길이 연구 활동 인 것 같습니다. 혼자서는 아무 일도 할 수 없지만, 각 분야의 전문가분들과 함께 고민하고 일하면 더 좋은 일이 가능해 집니다. 그리고 저 또한 제 분야에서는 다른 분들께 도움이 될 수 있는 사람이 되어야 한다고 생각하고 있습니다. 제가 한 일에서 제가 할 수 있는 부분을 담당할 수 있었다는 것이 제겐 가장 큰 보람 이었습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

저는 학위과정동안 cell physiology 에 대해 공부 했습니다. 제가 진행했던 실험들은 단일 neuron 에서 전류 혹은 calcium signal 을 기록하는 일이었습니다. 학위과정 이후 Post-doc 과정을 위해 자리를 옮기고 그 동안 제가 한 실험은 학위과정 동안 했던 실험들과는 많이 달랐습니다. 학위과정동안 배운 모든 것이 기본 바탕이 되었기에 가능했지만, 실험의 디자인, 실행, 결과의 분석, 배경이 되는 지식도 모두 새롭게 배워야 했습니다. 어떻게 보면 두번째 대학원생 과정이었다고 말할 수 있겠습니다. 저처럼 학위과정동안 했던 일과는 조금 다른 post-doc 과정으로 옮기는 것을 고려하고 계신 분들이 계시다면, 처음에는 스스로 부족함도 많이 느끼시고, 일을 배우는데 시간이 많이 걸려 어려울 수도 있겠지만, 지나고 나면 연구에 더 넓은 시야를 가지실 수 있을 거라고 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이번 논문에서 얻은 결과에서 더 나아가 Hippocampal CA1 pyramidal neuron 들의 place field propensity 를 결정하는 요인을 더욱 분명하게 밝히고자 합니다. 현재 구체적인 실험 방법을 계획중입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

논문 소개와 인터뷰, 온라인세미나 기회를 주신 bric 에게 감사드립니다.

Category: Neuroscience, Systems Biology, Physiology
등록일 2020-10-19
  댓글 1
회원작성글 LuckyFace  (2020-10-19 17:47)
축하드립니다!
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