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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10012574&local_id=10015212
도파민 신경회로의 활성이 인지기능에 미치는 효과
Reports NRF is supported by Research Projects( 도파민 신경회로의 활성이 인지기능에 미치는 효과 | 2005 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 김상은(서울대학교(연건캠퍼스)) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number H00043
Year(selected) 2005 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2007년 05월 21일
Year type 결과보고
Year(final report) 2007년
Research Summary
  • Korean
  • 1. 연구개발의 목표 및 내용

    <목표>
    전두엽-선조체 신경연결의 활성화에 의한 도파민 기능의 변화 및 인지기능에의 상관 관계의 규명
    -전두엽-선조체 도파민 신경회로의 활성이 인지기능에 미치는 효과 탐구
    -전두엽-선조체 도파민 신경회로의 활성에 의한 도파민 기능의 변화 탐구
    -도파민 기능 저하군에서의 도파민 신경회로 활성에 의한 인지기능 개선 방법 개발

    <내용>
    -인지적 기술학습의 신경회로 매핑을 통한 전두엽–선조체 신경연결 및 내측측두영역의 상호 작용 규명
    -rTMS를 이용한 전전두엽 활성화에 의한 인지적 기술학습의 수행도 변화 규명
    -rTMS를 이용한 전전두엽 활성화에 의한 선조체 도파민 유리 측정을 위한 도파민 농도 실시간 측정 및 분석 기술 확립
    -rTMS를 이용한 도파민 신경회로의 활성화 결과 관찰된 인지적 수행도의 변화와 도파민 유리율간의 관련성 평가


    2. 연구개발결과
    -정상 젊은 성인과 젊은 성인에 비하여 저하된 도파민 기능을 보이는 정상 노인군을 대상으로 전두엽-선조체 신경연결에 의하여 조절되는 인지적 기술학습기능을 측정하고 FDG PET을 실시하여 인지적 기술학습 과제의 성공적 수행을 위한 신경회로를 매핑하였음.
    -구조방적식 모델을 적용하여 인지적 기술학습 기능과 관련된 신경회로간 상호 작용을 규명하고 정상의 젊은 성인과 노인군에서 인지적 기술학습 기능의 성공적 수행에 관련된 신경 회로의 차이를 규명함.
    -신경원의 활성화를 위한 rTMS자극 최적 프로토콜을 개발하고 이를 이용한 배외측 전전두엽의 활성화를 통한 인지적 기술학습 기능의 변화를 규명하였음.
    -선조체 도파민 유리의 실시간 측정을 위하여 국내 최초로 [I-123]IBZM합성에 성공하였으며 활성화 도파민 유리 영상 연구에 적용하기 위한 최적 bolus plus continues infusion protocol을 개발함.
    -개발된 rTMS 자극 프로토콜을 이용하여 젊은 성인과 노인집단을 대상으로 전두엽 배외측 전전두엽을 자극하고 이에 의한 선조체 도파민 유리의 변화를 [I-123]IBZM SPECT로 측정, 두 집단에서 각각 다른 도파민 유리율의 변화를 확인함.


    3. 연구개발결과의 활용성
    -인지기능에 대한 도파민 신경전달의 역할에 관한 이론 정립을 통해 인지 기능과 뇌 화학적 변화의 이해도 증진
    -정상 및 질환군에 적용 가능한 신경해부학-신경화학 통합 인지모델 제시
    -도파민 신경회로 기능도 조절에 의한 관련 인지기능 개선 치료방법 개발에 기초 자료로 활용
  • English
  • 1. Research objectives and Experimental approach

    < Research Objectives>
    Identification of dopaminergic changes via activation of frontostrial neural network and its cognitive relevance
    -Effect of activation of frontostrial dopaminergic neural network on cognitive function.
    -Effect of activation of frontostrial dopaminergic neural network on dopamine release in striatum
    -Development of rehabilitation method for cognitive function through dopamine neural network activation
    < Experimental Approach>
    -Identification of frontostriatal neural connection and medial temporal lobe interaction using mapping of functional connectivity analysis
    -Identification of activation effect of frontostrial neural network using prefrontal rTMS on cognitive skill learning.
    -Identification of dopamine release in striatum via activation of frontostrial neural network using prefrontal rTMS.
    -Correlation between changes of dopamine release in striatum and performance changes of cognitive skill learning via prefrontal rTMS

    2 Research result
    -Using correlation analysis between regional brain glucose metabolism and cognitive skill learning performance, we identify the neural substrate for successful performance of cognitive skill learning in young and elderly healthy subject.
    -Using correlation structural equation modeling, we modeling the neural network for successful performance of cognitive skill learning and identify the model difference between young and elderly subject.
    -Developing the prefrontal rTMS protocol for proper stimulation of frontostriatal neural network and using this protocol, identify the rTMS effect in cognitive skill learning performance
    -Identify the dopamine release in striatum after prefrontal rTMS in young and elderly subject, using [I-123]IBZM SPECT bolus plus continuous infusion protocol.

    3. Research result application
    -Understanding the relationship between cognitive function and neurochemical changes in brain through construction of theory of cognitive function and dopaminergic neurotransmittion.
    -Modeling of neurofunctional- neurochemical integration model can application for normal and patients
    -Application for foundation of new therapeutic approach in impaired dopamine related neurological condition.
Research result report
  • Abstract
  • 우리 뇌의 기능은 다양한 신경전달 물질에 의하여 조절되는데 특히 도파민은 운동, 인지 및 정서기능의 수행을 조절하는 주요 신경 전달물질의 하나이다. 뇌 안에서 이러한 도파민이 적절한 수준으로 유지되고 분비율을 조절하는데는 여러 신경회로가 관여한다. 이러한 신경회로의 변화는 연령 증가나 질환에 의하여 변화를 가지며 여러 약물을 사용하여 기능을 유지하고 보수하기 위한 치료들이 진행되고 있다. 최근 발전된 뇌 영상 연구들은 전두엽-선조체 신경회로에 의한 도파민 조절에 대해 보고하고 있는데 피질 영역인 전두엽은 피질하 영역인 도파민 관련 영역인 선조체 및 중뇌에 대해 긴밀한 기능적 연결을 가지고 뇌에서의 도파민 기능을 조절한다는 것이다. 본 연구 과제에서는 뇌의 신경 화학적 변화를 측정하는 분자신경영상법과 마그네틱 자극을 이용하여 뇌 특정 신경계의 활성화에 변화를 줄 수 있는 반복 경두개자기자극법(transcranial magnetic stimulation), 그리고 뇌영역간 상호작용을 측정하기 위한 수학적 모델인 구조방정식모델(structural equation modeling)을 이용하여 전두엽-선조체 신경연결의 활성화에 의한 도파민 기능의 변화 및 이 신경회로에 의하여 수행되는 인지기능의 상관 관계의 규명하고자 하며 그 세부 연구 목표는첫째, 전두엽-선조체 도파민 신경회로의 활성이 인지기능에 미치는 효과를 측정하고 둘째, 전두엽-선조체 도파민 신경회로의 활성에 의한 도파민 기능의 변화를 규명하며 마지막으로 이를 바탕으로 도파민 기능 저하군에서의 도파민 신경회로 활성에 의한 인지기능 개선 방법을 제시하고자 한다.
  • Research result and Utilization method
  • 첫째, 정상 젊은 성인과 젊은 성인에 비하여 저하된 도파민 기능을 보이는 정상 노인군을 대상으로 전두엽-선조체 신경연결에 의하여 조절되는 인지적 기술학습기능을 측정하고 FDG PET을 실시하여 인지적 기술학습 과제의 성공적 수행을 위한 신경회로를 매핑하였고 둘째, 구조방적식 모델을 적용하여 인지적 기술학습 기능과 관련된 신경회로간 상호 작용을 규명하고 정상의 젊은 성인과 노인군에서 인지적 기술학습 기능의 성공적 수행에 관련된 신경 회로의 차이를 규명하였다. 셋째, 신경원의 활성화를 위한 rTMS자극 최적 프로토콜을 개발하고 이를 이용한 배외측 전전두엽의 활성화를 통한 인지적 기술학습 기능의 변화를 규명하고 넷째, 선조체 도파민 유리의 실시간 측정을 위하여 국내 최초로 [I-123]IBZM합성에 성공하였으며 활성화 도파민 유리 영상 연구에 적용하기 위한 최적 bolus plus continues infusion protocol을 개발하였고 마지막으로 위 연구에 의하여 개발된 bolus plus continues infusion protocol과 rTMS 자극 프로토콜을 이용하여 젊은 성인과 노인집단을 대상으로 전두엽 배외측 전전두엽을 자극하고 이에 의한 선조체 도파민 유리의 변화를 [I-123]IBZM SPECT로 측정, 두 집단에서 각각 다른 도파민 유리율의 성공적으로 확인하였다.
    상기 연구 결과는 인지기능에 대한 도파민 신경전달의 역할에 관한 이론 정립을 통해 인지 기능과 뇌 화학적 변화의 이해도 증진과 정상 및 질환군에 적용 가능한 신경해부학-신경화학 통합 인지모델 제시를 위하여 활용성 높으며 도파민 신경회로 기능도 조절에 의한 관련 인지기능 개선 치료방법 개발에 기초 자료로 활용될수 있으리라 기대한다.
  • Index terms
  • 도파민 신경회로의 활성, 인지기능, 도파민 신경회로 손상, 인지기능 개선 치료방법 개발, 반복적 경두개자기자극, 인지적 기술학습, 도파민 유리
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