서울대학교 뇌인지회로 연구실 (Cognitive Circuitry Laboratory, COCILA)
□ 연구책임자 및 구성원
- 연구원 : 김재민, 황성환, 이지우, 안신영, 박새리, 이건우, 이서연, 김윤혁
□ 연구실 개요
- 뇌인지회로 연구실
뇌를 그저 복잡하고 무질서한 유기체로 볼 수 있겠지만, 이 복잡해 보이는 뇌는 매우 정교한 회로들로 구성되어 있고 이 회로들을 통해서 특정 기능들을 하고 있습니다. 저희 연구실에서는 이 뇌 회로들을 영장류 동물모델을 이용해 연구하고 있습니다. 그중에서도 특히 학습과 기억에 관련된 회로를 뇌에서 동정하고 조절하여 그 기능을 밝히는 연구를 하고 있습니다. 저희 연구는 뇌 회로에 대한 이해뿐만 아니라 환자에게도 사용될 기술 개발에도 응용될 수 있습니다.
□ 주요 연구 내용
· 연구 주제 1 - 습관기억회로 메커니즘에 기반한 습관적 의사결정 연구
많은 뇌인지회로가 있겠지만, 그중에서도 저희 연구실은 학습과 기억에 관련된 뇌 회로를 연구하고 있습니다. 하지만, 학습과 기억에 관련된 회로들도 매우 많습니다. 저희는 이 중에서도 기저핵이라고 불리는 뇌 영역이 어떻게 암묵 기억을 저장하는지에 대한 연구를 진행하고 있습니다. 기존의 기저핵은 운동을 조절하고, 이 부분이 고장 나면 헌팅톤병(무도병)이나 파킨슨병과 같은 뇌질환이 생긴다는 것이 잘 알려져 있습니다. 하지만, 이 기저핵은 단순히 운동기능을 조절하는 것뿐만 아니라, 물체 가치를 배우고 기억해서 습관행동으로 표출하는 기능을 한다는 것도 최근 연구들을 통해서 알려지게 되었습니다. 특히 저희 연구실에서는 이 기저핵과 연결된 회로들이 어떻게 암묵 기억을 저장하고 이 기억을 이용해서 습관 행동을 생성하는지에 대해서 연구하고 있습니다. 본 연구를 통해 습관을 형성, 저장 및 조절하는 영장류 뇌 회로를 규명하고, 이 습관 회로를 조절하여 영장류 습관 행동을 교정하는 연구를 진행하고 있습니다.
□ 주요 논문 성과
1. Kang, J., Kim, H., Hwang, S.H., Han, M., Lee, S.-H., and Kim, H.F. (2021). Primate ventral striatum maintains neural representations of the value of previously rewarded objects for habitual seeking. Nat Commun, 1–13. 10.1038/s41467-021-22335-5.
2. Kim, H.F., Griggs, W.S., and Hikosaka, O. (2020). Long-Term Value Memory in the Primate Posterior Thalamus for Fast Automatic Action. Current Biology 30, 2901-2911.e3. 10.1016/j.cub.2020.05.047.
3. Kim, H.F., Amita, H., and Hikosaka, O. (2017). Indirect Pathway of Caudal Basal Ganglia for Rejection of Valueless Visual Objects. Neuron 94, 920-930.e3. 10.1016/j.neuron.2017.04.033.
4. Kim, H.F., Ghazizadeh, A., and Hikosaka, O. (2015). Dopamine Neurons Encoding Long-Term Memory of Object Value for Habitual Behavior. Cell 163, 1165–1175. 10.1016/j.cell.2015.10.063.
5. Hwang, S.H., Ra, Y., Paeng, S., and Kim, H.F. (2022). Motivational salience drives habitual gazes during value memory retention and facilitates relearning of forgotten value. iScience 25. 10.1016/j.isci.2022.105104.
6. Kim, H.F. (2021). Brain substrates for automatic retrieval of value memory in the primate basal ganglia. Mol Brain 14. 10.1186/s13041-021-00871-x.