연구분야

A. 대사조절 기능신경해부학 연구실
신경과학, 내분비, 대사조절
B. 본 연구실은 신체 대사 조절에 있어서, 뇌중추의 역할을 규명하는 연구를 한다. 음식 섭취량과 에너지 소비량은 뇌중심부의 식욕조절 중추에서 조절하는 것으로 알려 있다. 대뇌피질에서 시각, 미각, 후각 등 외부 자극을 분석하고, 식이행동과 관련하여 의사결정을 조절하게 된다. 이런 과정에서 다양한 호르몬 피드백을 통해, 말초조직으로부터 에너지 대사 조절이 이루어 진다. 이런 과정에서 뇌중추의 역할을 규명하여, 비만/당뇨병/골다공증 등 다양한 대사성 질환의 발병원인을 밝히고, 새로운 치료 방법을 개발하는 것을 목적으로 여러 연구를 수행하고 있다.

환경인자, 유전인자에 의해 심리인지적인 반응, 호르몬 변화 반응이 조절 받고, 그 결과로 섭식 행동, 운동 행동이 변화를 받는다. 이러한 행동과 뇌, 호르몬의 생리적 변화는 내장기관들과 대사조절 기관들을 조절하는 영향을 주게 된다. 그 결과, 혈당, 혈압과 같은 대사 조절의 변화가 발생하고, 이러한 대사질환의 이상의 결과로 심뇌혈관 질환 등 다양한 합병증이 발생하게 된다. 이와 같은 대사조절과 뇌의 상호작용을 연구하기 위해, 뇌영상검사, 유전자 검사, 설문 분석, 바이오 센서 활용 등의 다양한 정보를 수집한다. 또한 이런 기전을 치료하기 위한, 약물, 신경조절, 심리치료, 행동치료 뿐만 아니라 나아가 정책 결정 등의 가능성을 검증한다.

이런 연구 결과를 통해, 대사조절에 관여하는 뇌중추의 역할을 규명하면, 다음과 같이, 실제 임상에 활용될 수 있다. 비만과 관련된 유전인자, 호르몬, 뇌영상, 환경인자, 심리인지인자, 혈당 변화, 식사습관, 운동습관 등을 정량적으로 평가하여, 비만 유발 기전을 분석한다. 이와 같이 비만이 유발된 기전을 분석하면, 각각 사람마다 서로 다른 양상의 병태생리를 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 개인별 비만 기전의 차이에 근거하여, 개인맞춤 진단을 할 수 있고, 각각 병태생리에 대해, 개인맞춤치료가 가능하다. 심리인지 병태생리가 주된 병인인 경우에는 심리인지치료를 시행하고, 식사습관의 이상에 대해서는, 영양상담과 치료를 시행할 수 있고, 운동습관에 대해서는 운동처방을 할 수 있다. 또한 병태생리에 해당하는 기전의 비만약을 투약할 수 있으며, 특정 뇌 부위의 이상기능에 대해서는 국소적인 신경조절치료를 수행할 수 있다. 더 나아가, 이런 환경, 심리 인자들이 사회와 성장기 소아에 미치는 영향을 규명하면, 이와 같은 해로운 사회적 인자들을 사회보건환경의 관점에서 중재할 수 있는 정책적인 대응과, 학교/직장/사회 건강관리 프로그램에 적용할 수 있다.

뇌중추의 대사조절 역할을 규명하기 위해, 동물모델 연구와, 피험자 임상시험을 융합하는 중개연구를 수행한다. 동물모델 연구과 피험자 임상시험 각각의 독특한 실험적 장점을 활용한다. 동물모델에서는 생물학적인 기전을 직접적으로 규명할 수 있는, 수술적 모델, 약물 투입 모델, 질환 모델, 유전자 조작 모델 등을 활용한다. 쥐 모델과 영장류 모델 등을 활용하여, 인체와 유사한 모델동물에서 생리적 기능을 규명한다. 임상시험을 통해서는, 생리적인 인체 반응을 평가할 수 있으며, 설문지와 문답 등으로, 고위신경계 기능과 반응을 평가할 수 있다. 또한 신경영상연구기법들을 사용하여, 종합적인 신경기능분석을 수행할 수 있다. 나아가, 연구용 시신 기증자 연구를 통해, 기초생물학적인 연구에서 새로 발견된 발병물질들을 실제 인체 두뇌에서 위치와 발현양 등을 직접적으로 분석할 수 있다. 최종적으로 임상시험을 통해, 이와 같은 기전이 대사질환 치료에 있어서 실효성이 있는지 입증한다.

1) 쥐 동물모델 뇌수술 실험
뇌정위 수술 : 특정뇌 부위에 정확하게 호르몬, 유전자 등을 전달하여 뇌중추가 대사말초조직에 미치는 영향을 분석한다.

유전자 조작 : 바이러스, Cre/Lox, CRISP 기법 등을 활용하여, 직접적으로 특정 유전자의 역할을 규명한다.

광유전체(optogenetics), 화학유전체(chemogenetics) : 특정 광학, 화학 신호를 통해 직접적 특정 신경세포를 조절한다.

유전체 분석 : 전장유전체 분석 기법 (genomics, epigenomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics, meta-genomics 등)을 활용하여, 새로운 발병 기전과 바이오마커들을 발굴한다.

2) 건강자원자 피험자 뇌영상 분석 임상시험

뇌영상 : Functional MRI, PET, EEG 등 뇌영상 검사 방법을 사용하여 특정 뇌부위에 뇌기능 활성도를 측정하고, 이를 바탕으로 뇌기능을 분석한다.

호르몬 : 대사조절에 관여하는 호르몬의 혈중농도를 분석하여, 호르몬이 뇌중추의 대사조절에 미치는 영향을 분석한다.

심리인지 : 심리인지행동과 관련하여 다양한 설문지와 문답지를 사용하여, 피험자의 심리인지상태를 평가하고, 섭식관련된 행위 지표를 분석한다.

임상시험 : 호르몬, 약, 신경조절자극, 행동조절 등 특정 임상시험 치료가 치료효과를 나타내는 뇌인지심리 기전을 분석한다.

연구용 카데바 : 연구를 위해 기증된 시신을 통해 특정 유전자의 신경해부학적인 분포와 역할을 immunofluorescence, immunohistochemistry 기법 등을 활용하여 규명한다. (human brain mapping)

Pure Link

전공분야 핵심단어

Neuroscience, Metabolism, Brain-Body Interaction, Obesity, Eating Behavior