T-type calcium channels promote predictive homeostasis in thalamocortical neurons of LGN = T-type 칼슘채널의 외측슬상핵 시상피질신경세포에서의 예측적 항상성 촉진에 대한 연구

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예측정 항상성 이론은 모든 신경세포의 기능을 예측이라고 본다. 감각기관이 자신의 감수성을 유지하기 위하여 감각신호에 빠르게 적응한다는 것은 잘 알려져 있다. 본 연구의 예측적 항상성 이론은 동일한 기작을 세포수준에서 적용하여 신경세포가 넓은 범위의 감각신호에 대응하여 자신의 출력능력을 유지할 수 있다고 설명한다. 특히, 본 연구에서는 신경세포를 관찰자로 보고 신경세포의 스파이크 출력을 신경세포의 관점에서 해석하려고 하였다. 이러한 관점에서 단일신경세포의 스파이크 출력은 감각신호 입력에 대한 출력 확률을0.5로 유지할 때 신경세포의 정보량을 최대화 할 수 있다는 것을 보여준다. 신경세포의 스파이크 출력이 시냅스 입력에 대해 감수성을 유지하기 위해서는 세포막의 흥분성을 조절하기 위한 여러가지 항상성기전을 필요로 한다. 탈분극에 의해 활성화되는 칼륨이온채널이 음성피드백과 억제를 통해 항상성을 촉진한다는 사실은 잘 알려져 있지만, 본 연구에서는 T-type 칼슘이온채널이 양성피드백과 흥분을 통해서 또한 항상성을 촉진할 수 있다는 것을 보여준다. 본 연구에서는 쥐의 외측슬상핵 뇌절편의 시상피질 신경세포를 다이나믹 패치클램프 기법을 이용하여 시각적으로 유도된 자연적인 과분극을 흉내 내어 측정하였다. 과분극기간동안의 T-type 칼슘이온채널의 불비활성화는 망막슬상 시냅스의 시상피질 신경세포에 대한 흥분능력을 200 ms 에서 400 ms 사이에 스파이크를 유도할 만큼 회복시켰다. T-type 이온채널은 자연적이지 않은 상태에서 주로 발견되는 실무율에 의거한 버스트 스파이크의 생성을 촉진하기보다는 두 개의 입력에 대해 하나의 출력을 만들어내는 세포막의 항상적 흥분성을 유지하였다. 따라서 본 연구결과는 T-type 칼슘이온채널의 기능이 예측적 항상성 이론에 근거한 효율적인 정보처리 가설에 잘 부합될 수 있다는 결과를 보여주며, 자연적인 시냅스 입력패턴에 대한 정보에 따라 이온채널의 기능을 예측하고자 하는 일반이론을 지지한다.
Advisors
Christopher D. Fiorilloresearcher피오릴로researcher
Description
한국과학기술원 :바이오및뇌공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2015
Identifier
325007
Language
eng
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 바이오및뇌공학과, 2015.2 ,[v, 125 p :]

Keywords

efficient coding; prediction error; lateral geniculate nucleus; thalamocortical neuron; T-type calcium channels; 효율적암호화; 예측오류; 외측슬상핵; 시상피질뉴런; T형 칼슘이온통로

URI
http://hdl.handle.net/10203/206106
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=615584&flag=dissertation
Appears in Collection
BiS-Theses_Ph.D.(박사논문)
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