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2019 CAN (Canadian Association for Neuroscience) conference 참석 후기
2019 CAN (Canadian Association for Neuroscience) conference 참석 후기 저자 박성모 (The hospital for sick children)
등록일 2019.07.09
자료번호 BRIC VIEW 2019-C14
조회 930  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
요약문
2019년 5월 22일~25일 캐나다 토론토 다운타운에 위치한 쉐라톤 호텔에서 13th Annual Canadian Neuroscience Meeting이 개최되었다. 미국에서 매년 개최되는 Society for Neuroscience (SfN)과 비슷한 형식으로 진행이 되며, 캐나다 전역의 신경과학자들과 학생들 그리고 해외 초청 인사의 강연을 들을 수 있는 자리이다. 캐나다 주요 도시(토론토, 오타와, 벤쿠버, 몬트리올)가 개최지로 번갈아 가면서 선정이 되며, 주된 내용들도 신경과학의 순수 분야부터 응용 분야까지 다양하게 다뤄진다. 학회 기간 동안, 2,500명 정도의 참석자들과 함께, 오전에는 Plenary lectures가 진행되고, 오후에는 Parallel symposia가 진행된다. Lectures와 Symposia를 통해 신경과학의 최신 정보와 기술들을 공유하고 연구결과들을 논의하면서 캐나다 전반의 신경과학 society의 발전에 기여한다.
키워드: 캐나다, 신경과학학회, 신경질환, 뇌 기능
분야: Neuroscience

목차

Ⅰ. 주된 발표 내용
  1. 5월 22일 주요 내용
  2. 5월 23일 주요 내용
  3. 5월 24일 주요 내용
  4. 5월 25일 주요 내용
Ⅱ. 총평


Ⅰ. 주된 발표 내용

1. 5월 22일 주요 내용

Keynote lecture: Myelin plasticity in health and disease (Michelle Monje, Stanford University)

1) Michelle Monje의 연구실은 postnatal development에 대한 분자 세포학적 기전 연구를 해왔다. 오랜 연구결과들을 기반으로 functional neural circuit을 구성하는 주요 요소 중 myelination의 중요성을 강조하는 연구결과를 발표하였다. 일반적으로 myelination은 axon의 action potential 도약 기전에 중요한 것으로 알려져 있으며, 발달 과정에서 myelination의 정도가 다르게 발생됨이 이전부터 보고되어왔고, 이러한 과정상의 차이가 기억, 운동, 질병 등과 밀집한 연관성을 지니고 있다는 것이 이번 lecture에서 중점적으로 다뤄졌다.

 

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< Pre-conference session으로 Michelle Monje가 lecture를 진행하고 있다. >

 

2) Keynote lecture에서는 myelination과 health & disease와의 상관관계를 심도 있게 다루었다. myelination의 연구를 위해서 oligodendrocyte와 oligodendrocyte precursor cell (OPC)의 기능을 관찰하였고, loss of function & gain of function 실험을 통하여 관련성을 입증하였다. 또한 myelin의 plasticity concept를 설명을 하였다. Myelin의 구조와 기능이 발달과정에서의 experiences에 대한 반응으로 유연하게 형성됨을 보였다. 건강한 개체에서 brain의 white matter structures와 관련된 myelin plasticity는 rodent와 human의 leaning와 motor function에 관여함을 보여주었다. Myelin 형성 세포들의 activity-dependent changes는 공간적 시간적 scale에 대한 정보를 다루는 neural signals를 연합시키는 neural network의 기능에 영향을 줄 수 있다고 설명하였다.

3) Myelin plasticity의 dysregulation은 부적절하게 myelin microstructures를 변형시켜 비정상적인 circuit function을 초래할 수 있다. 그리고 이러한 결과들은 다양한 disease를 야기시킬 수 있다 (i.e. cancer, bipolar disorder, schizophrenia, multiple sclerosis, epilepsy).

2. 5월 23일 주요 내용

1) Featured Plenary Speech (Jeffery Mogil)
“Pain in mice and man: Ironic adventures in translation”

 

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< 재치넘치는 슬라이드 그림으로 발표를 시작한 Jeffery Mogil >

 

Pain 연구의 중요성을 강조하면서 Speech는 시작되었다. 하나의 완성된 진통제를 위하여 수만 개의 후보물질을 연구하고, 그중 동물실험을 거쳐 임상실험까지 그리고, FDA의 승인까지의 긴 여정을 간략히 서술하면서, pain research의 translation에 관한 어려움과 문제점을 집어주었다. Speech의 part1에서는 기존연구들의 서로 다른 결과가 왜 도출되는지를 다루었다. 크게 3가지의 이유를 보여주었고, 각각의 이유에 대한 쉬운 예와 대표 연구결과를 비교분석하여 발표하였다. Genetic, Sex, Age가 그 세 가지 이유에 해당된다. 첫째, genetic의 요소는 실험대상체에서 발생되는 문제요소로써 다양한 genotype의 개체들이 다른 pain sensitivity를 지니기 때문에 상반된 결과 또는 다양한 결과로 도출될 수 있다는 것이다. 좀 더 쉽게, thermo pain을 이용한 실험결과를 보여주었다. Inbred mice와 outbred mice 간에 thermo pain에 대한 반응 정도가 다르게 관찰되었으며, 진통제를 이용한 pain의 감소 효과도 다른 정도로 관찰되는 것이 설명되었다. 이 결과에서 outbred mice의 실험결과가 좀 더 효과적으로 약물에 반응하는 것으로 관찰되었다. 또 다른 실험(Tail-withdrawal test)에서는 inbred와 outbred mice 간의 결과가 비슷하게 도출되었다. 이것은 inbreeding mice가 mice를 외부 요소로부터 저항하는 것을 방해하는 것으로 추측된다. 둘째, sex는 또 다른 실험결과를 혼란스럽게 할 수 있는 요소로 간주된다. 이전 pain studies를 살펴보면, 79%의 연구들이 male 개체를 사용한 것을 알 수 있다. 이렇게 편향된 sex에 대한 실험은 잘못된 결과를 낳을 수 있다. 이유는 male과 female이 완전히 동일한 신경생물학적 시스템을 가지고 있지 않기 때문이다. Glia-neurons pathway에 관한 연구를 예로 들어 male-specific effect가 존재한다는 것을 설명하였다. 또 다른 예로 T-cell specific responses 실험결과를 보여주었다. Morphine analgesia를 이용하여 male과 female에서 반응을 각각 관찰한 결과이다. 이러한 연구들은 sex가 pain responses를 다르게 만드는 요소가 될 수 있다는 것을 보여준다. 마지막으로, aging도 하나의 약물에 대해 서로 다른 결과를 도출할 수 있는 요소 중 하나로 꼽혔다. Spared-nerve injury (SNI) mice를 가지고, stress와 telomeres와의 상관관계를 살펴보았다. Chronic pain stress의 경우, telomeres의 길이를 줄였고, 결국 lifespan에 영향을 주었다고 본다. 이런 연구를 기반으로 이전 연구들의 내용들을 살펴보면, 대부분이 pain 실험으로부터 3개월 정도까지만 추이를 관찰하였다. 하지만, lifespan에 영향을 주는 부분이 존재하기 때문에, 3개월 이상의 지속적인 관찰 연구가 필요하다. Pain 실험에서의 환경의 중요성을 강조하는 추가 실험결과들도 발표가 되었다. Socially contagious pain 실험은 pain을 겪은 개체끼리 묶어놓는 경우, pain에 대한 반응이 더 증가하는 것을 보였고, 이는 개체들을 어떻게 관리하느냐의 문제로도 이어진다. 또 다른 추가 실험에서는 avoiding pain experiment를 보여주었다. 3 chamber paradigm을 사용하였고, female의 경우, pain mice에 더욱 접근하는 반면, male의 경우 덜 접근하는 상반된 결과를 보여주었다. 물론, 이런 동물실험의 양상은 사람실험에서도 같은 결과를 보여주었다.

본 발표는 pain 연구에서 조심해야 할 요소들을 조목조목 집어주었으며, 그를 입증하는 실험결과들을 제시하는 계기가 되었다.

2) Parallel Symposium

Parallel symposium은 총 4개의 다른 주제로 동시에 진행되었다. 각기 다른 symposium은 특정 주제로 발표자를 묶어서 발표자 3~4명으로 진행이 되었으며, 4개의 symposium 중 circuit and synaptic approaches to study stress, depression and antidepressants 주제에 참석을 하였다.

(1) Dr. Mary Kay Lobo
Dr. Lobo는 이번 심포지움에서 stress susceptibility를 조절하는 dendritic atrophy에 대한 새로운 molecular mediator를 소개하였다. Target brain area는 Nucleus Accumbens core였고, medium spiny neurons (MSN)을 대상으로 실험을 진행하였다. Behavior model은 social defeat stress (SDS)를 사용하였다. 전기생리학을 이용하여, SDS가 synaptic changes를 유도한다는 것을 보였다. 하지만, D1-MSN (Dopamine receptor 1-expressing medium spiny neurons)과 D2-MSN이 서로 다른 결과를 보였다. 또한, dendritic complexity도 관찰하였다. 가능성 있는 원인 molecule을 test한 결과, Egr3가 D1-MSN의 synaptic changes를 조절하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, Egr3를 억제시킨 결과는 stress resilience를 촉진하는 것으로 결과를 보였다. 또한 dendritic complexity 역시 복구되는 것을 보였다. 추가로, fiber photometry를 통한 calcium signal recording 결과를 보여주었다. Egr-miR를 처리하고, recording을 한 결과는 D1-MSN calcium signal이 강화되는 것을 보여주었다. 이러한 발표내용은, stress에 대한 반응이 어떤 분자 물질을 통해 조절이 되면, 나아가 stress 관련 질병 연구에 초석이 될 수 있다는 것을 보였다.

(2) Dr. Anita Autry
Dr. Autry는 instinctive social behaviors에 초점을 맞추어 연구를 진행한 결과를 보고하였다. Mouse parenting과 associated brain circuits의 상관관계를 밝힌 결과를 보여주었다. 특히, parenting과 infanticide 경우의 차이를 brain circuit 수준에서 연구를 하였다. 먼저 보여준 결과는 whole brain c-fos staining으로써 c-fos의 expression의 정도를 주요 뇌 부위에서 측정하여 비교 분석한 결과였다. 의미적으로 큰 차이를 보인 부위는 Perifornical area (PeFA)였고, virgin과 mated mice에서 큰 차이가 관찰되었다. 좀 더 자세한 분석을 위해서 urcortin3를 이용하여 infanticide 경우에 특이적으로 활성을 띠는 neurons을 marking하였다. PeFAuch3는 일시적으로 neuronal inhibition을 조절하는 것이 관찰되었다. 또한, monosynaptic input tracing을 통하여 prefrontal cortical area와 functional connections이 있음을 보였다. 추가로, chronic stress는 parenting과 깊은 관련성이 있는데, Paraventricular nucleus of thalamus (PVT)의 c-fos의 expression level이 대조군에 비해서 낮게 나타나는 결과를 얻었다. 이러한 연구결과들은 parenting에 관련된 brain area의 specific neuronal circuit이 중요함을 강조하는 의미가 있으며, 특정 부위의 활성이 촉진과 억제를 통해 조절이 가능하다는 것을 보여준다.

(3) Dr. Lisa Monteggia
Dr. Monteggia는 ketamine을 antidepressant로 사용한 연구결과를 발표하였다. Ketamine의 function에 mTORC1이 필요하다는 주요 내용을 보고하였다. mTORC1은 mammalian target of rapamycin complex1으로 알려져 있다. 주로, protein synthesis를 조절하는 것으로 알려져 있으며, complex에는 subunits이 다양하게 존재하고 각각의 기능이 조금씩 다른 것이 보고되어 왔다. 이러한 이전 보고들을 토대로, ketamine function에 protein synthesis가 요구된다는 것을 기본 전제로 연구를 시작하였다. 연구 중에 4E-BP가 ketamine function에 중요할까? 라는 질문으로 세부 연구를 진행하였다. 4E-BP는 eukaryotic translation inhibition factor 4E-binding protein으로 알려져 있다. 4E-BP 역시, 다양한 종류가 나뉘는데, subunits의 종류에 의해 분류된다. 본 발표에서는 4E-BP1과 4E-BP2 mutant mice에서 ketamine ineffective를 관찰하였다. 4E-BP 관련 protein synthesis 과정이 ketamine function에 중요하다는 것을 보여준 결과이다. 또, Prefrontal cortex의 GluA1 synaptic transmembrane glutamate receptor가 ketamine에 의해서 induction이 되는데, 이 과정에서 4E-BP의 역할이 중요함을 보였다. 따라서, synaptic connections에서 역할이 관련됨을 보인다. 초반에 언급된 mTORC1은 ketamine에 의해서 cortical circuit에서 activation됨을 주가로 발표하였다. 이러한 연구결과들은 ketamine이 antidepressant로써 brain에서 작용할 때, protein synthesis를 활성화시키고, 이 과정에서 mTORC1을 통해 4E-BP를 활성화시켜 작용이 되도록 한다는 것을 보여준다. Mechanism에 대한 연구를 계속해서 이어서 보여주는 발표였다.

3) Brain Prize Lecture: Graham Collingridge

 

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< Synaptic plasticity에서의 오랜 연구와 업적을 이뤄온 Dr. Collingridge의 Lecture >

 

Dr. Collingridge는 얼마 전까지 토론토 대학의 department of physiology and psychology의 학장을 맡아왔으며, 다수의 grant와 award를 받은 과학자이다. 이번 CAN meeting에서 lecture를 통해 간단한 본인 연구의 역사와 경험 그리고 현재와 미래의 비전을 나누었다. 70년 전, Donald hebb은 presynaptic neurons을 지속적으로 자극하여 postsynaptic neurons을 활성화시키면, synaptic efficacy가 증가한다는 보고를 하였다. Hebbian synapses는 이후 long-term potentiation (LTP)가 hippocampus에서 존재함을 보였고, Dr. Collingridge는 Dr. Bliss와 함께, 1993년 NMDA-type glutamate receptors가 LTP induction에 관여하며, learning & memory에 LTP가 깊은 관련이 있다고 발표하였다. 이러한 업적은 현재까지도, learning & memory field에서 중요하게 작용하고 있으며, 많은 연구자들이 이를 기반으로 다양한 연구를 수행해오고 있다. Dr. Collingridge는 이후로 계속해서 mechanism에 연구를 치중하였고, NMDARs의 biophysical properties를 연구해왔다. 연구는 NMDARs에서 calcium-permeable AMPARs (CP-AMPARs)로 초점을 옮겨 memory와의 관련성을 목표로 하였다. CP-AMPARs는 Protein Kinase A (PKA)를 functional mechanism에 필요하다는 것을 보였다. 또한 이러한 과정은 protein synthesis-dependent LTP 형성에 중요하다고 발표하였다. 최근 그의 연구실은 CP-AMPARs가 synaptic tag와 capture로 알려진 metaplasticity의 형성에 필수요소임을 증명하는 실험결과를 논문으로 출간하였다. Dr. Collingridge는 UK에서 몇 년 전 연구실을 이전하여, 토론토의 Mountain Sinai Hospital에 새로 둥지를 틀었으며, LTP기전연구와 memory와 synaptic plasticity를 계속해서 연구해오고 있다.

4) CAN Student social & Careers event

첫날 일정의 마지막으로 CAN meeting에 참여한 학생들과 펠로우들 그리고 PI들이 한자리에 모여서 동기부여와 social group을 확대하는 시간을 가졌다. 학생들은 각자의 연구와 서로의 연구를 공유하며, 진로설정에 대한 고민을 나눌 수 있었고, 펠로우들은 연구내용을 공유하면서, 서로 co-work할 수 있는 계기를 마련하였다. Careers event는 새로 PI가 된 연구자들을 독려하는 시간을 마련하였고, 졸업생들의 진로를 상담해주는 기회의 장이 되었다.

3. 5월 24일 주요 내용

1) Featured Plenary Speech (Florian Engert)

Dr. Engert는 zebrafish를 이용하여, noisy conditions에서 correct perceptual decisions를 어떻게 만드는지를 설명하였다. 이전 연구들이 다양한 실험동물로 processing하는 것을 simple drift-diffusion models을 이용하여 설명을 해왔다. 하지만, neuronal implementation은 아직 연구가 부족한 상황이다. Dr. Engert 연구팀은 random dot motion kinematogram에 기반하여, 아직 남아있는 문제들에 접근을 하였다. 사실, random dot motion kinematogram은 주로 primate study에서 사용되는데, 연구팀은 이를 larval zebrafish에 적용을 하였다. 각 개체들의 swimming decision의 delay와 accuracy를 기준으로, larval zebrafish의 실험결과를 보여주었다. 또한, whole brain two-photon functional imaging을 이용하여, 몇몇 anterior hindbrain clusters가 이러한 결과에 관련되어 있음을 보였다. 전체 연구결과들을 이용하여, biophysically plausible circuit model을 제안하였다.

2) Parallel Symposium

4가지의 parallel symposium 중 Emotions and behavioral responses in normal and pathological state라는 주제의 symposium을 참석하였다.

(1) Dr. Christophe Proulx
Dr. Prolux는 Role of lateral hypothalamus neuronal outputs in behavioral responses라는 주제로 발표를 시작하였다. Lateral Hypothalamic Area (LHA)는 feeding, drinking, sleeping, arousal states, stress 등에 반응하는 기관으로 알려져 있으며, LHb (Lateral Habenula)는 stress, paindp 관련이 있다는 introduction으로 내용을 전개해갔다. 이런 뇌 부위들은 Ventral Tagmental Area (VTA)와도 연관이 있으며, Dorsal Raphe Nucleus (DRN)과도 또한 연관이 있다. 각각의 뇌 부위들은 특정 반응, 특히, 감정을 표현하거나 처리하는 과정에 연관이 있으며, 이를 좀 더 정확히 알아보기 위하여, calcium imaging을 적용하였다. Fiber photometry, 특정 뇌 부위에서 특정 neurons의 활성을 calcium activity를 간접적으로 이용하여 관찰하는 방법. LHA에 calcium activity indicator가 있는 virus construct를 injection하고 LHb, VTA, DRN에서 관찰을 하였다. 즉, neuronal terminal을 관찰한 것이다. Behavior를 위해서, air puff paradigm을 이용하였다. Calcium signals은 air puff에 의해서 증가되었다. 또 다른 stimulator로써, sucrose를 이용하였고, sucrose consumption을 측정하였다. Drinking period 동안 calcium signal이 증가하는 것을 관찰하였다. 추가로, open field test를 이용하여, mobility score를 측정하였고, 동시에 calcium signal을 비교하여 correlation을 관찰하였다. 또 다른 실험으로 Tail suspension test를 진행하였고, 마찬가지로 mobility score를 측정, calcium signal과 비교한 결과 signal이 증가된 것을 확인하였다. 이러한 결과들을 토대로, LHA neuronal outputs 간의 상관관계를 관찰하였다. Positive/Negative signal stimulation test를 하였다. 이를 위해 2 chamber paradigm을 적용하였다. Optogenetically activation되는 경우, mobility가 증가하는 것을 발견하였고, drinking events가 optogenetic regulation이 LHb에서 일어나는 경우 조절이 되는 것을 관찰하였다. 따라서, LHA->LHb의 projection은 valence를 담당하며, LHA->DRN의 projection은 behavioral activation에 관여하고, LHA->VTA의 projection은 motivation에 관여하는 것을 요약정리해 주었다.

(2) Dr. Eric Calipari
Dr. Calipari는 Neuronal circuit control of sex-differences in valence-based decision making을 주제로 발표하였다. 먼저, valence encoding과 그것의 조절 문제로 인한 질병을 이해하는 것이 중요하였다. 간략한 발표 슬라이드를 통해서 개념을 먼저 설명하고 시작하였다. Mesolimbic dopamine system을 주 target으로 연구를 진행하였다. Mesolimbic dopamine system의 dopamine neurons의 중요성을 언급하며, D1 MSN (Medium spiny neurons), D2 MSN을 설명하였다. 이 두 부류의 neurons의 활성 정도를 관찰하기 위하여, calcium imaging을 사용하였다. 따라서, D1/D2 MSN을 독립적으로 분류하여 관찰하는 것이 가능하였다. Valence encoding을 위해서 cocaine을 이용한 chamber preference test를 하였다. 그 결과, D1 MSN은 significantly activated되었지만, D2 MSN은 별다른 차이가 관찰되지 않았다. 따라서, D1 MSN의 중요성이 입증되었고, 이를 더 뒷받침하기 위하여, D1 MSN signals을 silencing하였다. 이를 위해, DREADD를 적용하였다. hM4Di-CNO를 이용한 특정 neurons의 활성을 억제하는 접근법이다. D1 MSN을 mCherry로 tagging한 group은 chamber entering시 signal이 증가하는 것을 관찰한 반면, hM4Di-CNO group은 관찰되던 signal이 사라진 것을 발견하였고, 이를 통해 D1 MSN이 성공적으로 억제됨을 증명하였다. D2 MSN의 경우는 D1 MSN과는 달리 특정 반응이 관찰되지 않았으며, 따라서, D1 MSN은 reward를 encoding하는 반면, D2 MSN은 aversion을 encoding하는 것으로 정리가 되었다. 따라서, 이 두 개의 다른 neuronal population은 biregulation system을 구성하는 것으로 언급이 되었다.

(3) Dr. Bo Li
Dr. Li는 Ventral pallidal neurons in reward seeking and punishment avoidance라는 주제로 발표를 하였다. Dr. Li 역시, 앞선 발표자의 내용과 비슷하게 D1/D2 MSN의 pathway를 도입부분에 설명하면서 시작하였다. Target area는 striaum 내에 존재하는 striosome을 대상으로 연구를 하였다. Striosome은 reward에 중요하다고 언급하였다. 특히, striosome을 Teashirt family zinc finger1 (Tshz1)이라는 marker를 사용하여, detection이 되도록 하였으며, Tshz1-2A-ElpO mouse를 이용하여 특이적인 조절이 가능하도록 하여 실험을 진행하였다. Tshz1 neurons은 특이적으로 striosome에 많이 존재한다. Tshz1 neurons의 활성을 관찰하기 위하여, fiber photometry를 이용하였고, Tshz1 neurons을 recording함으로써 behavior상에서의 변화를 관찰하였다. Behavioral results를 보면, Tshz1 neurons이 associative learning 후에 punishment cues에 대한 반응을 development하는 것을 보여주었다. 따라서, Tshz1 neurons이 behavior에 중요한 역할을 하는지 더 알아보기 위하여, DREADD inhibition을 사용하였다. 앞선 발표자의 내용에서도 사용되었던, hM4Di-CNO approach이다. Transgenic mice를 사용하여, Tshz1 neurons에서 hM4Di가 특이적으로 expression되도록 하고, 특정 time point에서 CNO injection을 하여, Tshz1 neurons의 활성을 inhibition하였다. Behavior 결과, control group에 비해, calcium signal의 차이가 관찰되었으며, 또한 behavior상의 변화도 관찰되었다. 추가로, real time place aversion test를 진행하였다. Tshz1 neurons을 stimulation하게 되면, animals은 특정 chamber를 회피하는 결과를 보여주었다. 따라서, striosomal neurons은 aversion에 관여하는 것으로 요약을 하였다.

(4) Dr. Stephan Lammel
Dr. Lammel은 Anatomical, molecular and functional heterogeneity of the lateral habenula defines a distinctive depression subtype라는 주제로 발표를 하였다. 주 target area는 Dr. Prolux의 발표에서도 언급되었던 LHb이다. 또한, 이 부위에서 dopamine neurons의 역할을 관찰한 것도 비슷한 내용이 될 수 있다. 하지만, Dr. Prolux의 주제와는 조금 다르게, Dr. Lammel은 depression을 연구하였다. 이를 위해 animal model을 사용하였고, depression 유도를 위해서, chronic stress를 사용하였다. 이러한, 조건들을 토대로 먼저, behavioral phenotype을 관찰하고 입증을 하였다. Electrophysiology를 적용하여 targeted dopamine neurons의 synaptic plasticity를 보여주었고, 또한 pathway가 연구를 통하여 projection area의 중요성을 강조하였다. Activity의 중요성을 보이기 위해서, LHb neurons의 hyperactivity를 유도하였고, 이러한 activity는 projection target과 연관성이 커짐을 보였다.

 

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< 각기 다른 주제로 4명의 연사가 돌아가면서 발표하는 Parallel Symposium. Dr. Li와 Dr. Lammel의 발표내용. >

 

3) Young Investigator Lecture: Blake Richards

Canadian Association for Neuroscience는 2019년 Blake Richards를 Young Investigator award의 수상자로 발표하였다. Award를 기념하여, Dr. Richards는 자신의 연구를 소개하는 자리를 가졌다.

 

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< Young Investigator Award를 수상한 Dr. Richards의 presentation >

 

Dr. Richards는 neural computation, learning and artificial intelligence에 초점을 맞추어서 연구를 해오고 있다. Computational modelling과 brain imaging 등을 결합하여, deep learning에 대한 neural basis를 연구하고 있다. 이러한 연구의 목적은 동물과 인간의 지능에 대한 폭넓은 이해를 위한 것이다. 그리고 나아가 인공지능개발의 밑거름이 되고자 하는 것이다. 그의 연구실은 뇌에서 learning, memory에 대해 일어날 수 있는 수학적 모델을 이전에 발표했다. 이러한 중요한 수학적 모델들은 memory consolidation과 learning이 과정이 뇌에서 어떻게 처리되는지를 보여주는 새로운 접근법이었다. 인간의 뇌에서 벌어질 법한 과정을 컴퓨터를 통해서 인공신경망의 구축하는 연구는 현재 선두 과학의 분야에 해당되고, 앞으로의 신경과학 분야에서 중요한 자리를 차지할 것으로 보인다고 언급하였다. 특히나, 그가 몸담고 있는 University of Toronto는 인공신경망의 대가로 불리는 Geoffrey Hinton이 있는 곳이다. 따라서, 인공신경망에 대한 연구가 활발히 일어나는 Toronto 지역에서 뇌의 기억과정을 이해하는데, 중요한 수학적 모델과 실험결과들을 보고한 Dr. Richards가 2019 CAN meeting의 Young Investigator Award를 받은 것이다.

4) Presidential Lecture: Rob Malenka

Dr. Malenka는 social interaction, social behavior 쪽으로 연구를 오래전부터 해왔다. 이번 발표에서는 현재 출간된 논문의 실험결과와 앞으로의 연구방향에 대해 언급하였다. Positive prosocial interaction은 협력적인 행동실험과 적응성이 요구되는 행동단계에서 긍정적인 기여를 한다. 이를 비교하기 위해, 기존에 많이 이용되는 social interaction paradigm과 prosocial interaction paradigm을 실험결과들과 함께 보여주고, 비교설명을 하였다. 그렇다고, social interaction을 이용한 연구들이 중요치 않다는 것은 아니다. Neuropsychiatric disorders의 경우에 많은 도움이 된다는 것이 이미 증명이 되어왔다. 특히나, Dr. Malenka의 발표에서는 classic mesolimbic reward circuitry가 oxytocin, dopamine, serotonin에 의해서 modulation된다는 실험적 증거들을 review 해주었다. 특히, oxytocin은 nucleus accumbens와 ventral tegmental area (VTA)에서 social reward를 촉진하는 역할을 할 것이라고 주장하였다. 특정 neurons의 활성 조절을 위해서, optogenetics를 적용하였고, optogenetics를 이용하여 nucleus accumbens (NAc)의 serotonin의 분비를 촉진시키면, prosocial behavior가 강화된다는 것을 보였고, 반면에 serotonin의 분비를 억제하면, social interaction이 감소한다는 것을 보여주었다. Oxytocin의 활성은 VTA에서도 social reward를 위해 요구된다. VTA에서 genetic deletion을 통해 oxytocin receptors를 제거한 경우, social reward가 손상되는 것을 밝혔다. Ex vivo electrophysiology를 이용하여 brain slices에서 recording한 결과, oxytocin이 NAc로 projection하는 dopamine neurons의 firing을 촉진한다는 것을 보였다. 발표내용들을 종합하여, Dr. Malenka의 연구들은 classic mesolimbic reward circuitry의 key nodes를 보여준다.

 

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< Social interaction의 mechanism을 밝히는 데에 연구를 쏟은 Dr. Malenka >

 

4. 5월 25일 주요 내용

1) Featured Plenary Speech (Guo-Li Ming)

Dr. Ming은 Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs)에 대해 발표를 하였다. 2D culture conditions에서는 human body의 all cell type로 분화할 수 있으며, 3D culture conditions에서는 human body의 structures 또는 organoids로 분화할 수 있다고 설명하였다. 이러한 hiPSCs 기반 model system은 embryonic neural development를 조절하는 분자세포학적 기전을 이해하는 데 큰 도움이 된다고 하였다. Dr. Ming의 그룹은 organoid technology를 개발해왔고, hiPSCs로부터 forebrain-specific organoids로 분화시키는 protocol을 연구했다고 말했다. 이러한 업적들은 stem cells를 통한 neuronal development를 이해하고, 조절하는 기전을 찾는데, 큰 도움이 될 것이라고 강조하였다.

2) Parallel Symposium

4가지의 parallel symposium 중 Novel ventral hippocampus circuits in the control of affective behavior라는 주제의 symposium을 참석하였다.

Hippocampus는 지금까지 많은 연구대상이 되어왔으며, 다양한 각도로 접근하여 그 기능에 대해 보고가 되어왔다. 특히, 이번 symposium에서는 hippocampus의 다양한 anatomical structures 중에 ventral hippocampus에 초점을 맞추어서 발표가 이뤄졌다. Circuitry 연구를 통해, 다른 뇌 부위와의 활성비교 및 연관성에 대해 다뤄졌으며, 특히나 emotional behaviors에 대한 contribution이 조명되었다. Dr. Christoph Anacker는 ventral hippocampus의 neurogenesis와 stress 적응에 대한 상관관계를 밝히는 실험결과를 보여주었으며, Dr. Rutsuko Ito는 ventral hippocampus 내의 특정화된 결과들을 보여주었다. Dr. Mazen Kheirbek은 anxiety 조절에 관련된 novel ventral hippocampus efferent circuits을 밝혔다. 마지막으로, Dr. Arruda Carvalho는 emotional learning의 ontogeny에 관한 ventral hippocampus의 connectivity와 implication을 다뤘다. Dorsal hippocampus와는 달리 ventral hippocampus는 상대적으로 연구가 덜 되어있으며, function의 측면에서도 서로 다른 것이 이미 보고가 되어왔다. 이번 symposium에서는 좀 더 심층적인 연구들을 disease model과 learning paradigm에 중점을 두어 발표를 하였다.

Ⅱ. 총평

미국에서는 열리는 신경과학학회와는 달리 작은 규모의 학회이지만(올해 13번째), 캐나다 전 지역의 신경과학자들이 모여, 연구 내용과 결과를 발표하는 기회의 장이었다. 전체적인 연구의 흐름은 질병 모델이 주류를 차지하였으며, genetics를 통한 실험결과들이 전반적인 연구내용들에 포함이 되어 있었다. 한 가지 특이한 공통점은 현재 신경과학계에서 보편화된 기술인 optogenetics와 fiber photometry가 대부분의 실험방법으로 사용이 되어왔다. 행동실험의 결과를 설명하기 위해 사용이 되어오고 있었으며, 단순 관찰에서 끝나는 것이 아닌, 행동 조작, 기억 조작의 응용분야로 이어지고 있음이 학회 전반의 흐름이었다.

 

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< 이번 학회 장소인 Toronto와 Sheraton hotel. Toronto downtown에 자리잡고 있어서, 학회와 학회 후의 social activity를 하기 용이하였다. >

 

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박성모(2019). 2019 CAN (Canadian Association for Neuroscience) conference 참석 후기. BRIC View 2019-C14. Available from https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=3267 (Jul 09, 2019)
* 자료열람안내 본 내용은 BRIC에서 추가적인 검증과정을 거친 정보가 아님을 밝힙니다. 내용 중 잘못된 사실 전달 또는 오역 등이 있을 시 BRIC으로 연락(member@ibric.org) 바랍니다.
 
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