IBS 나노-MIND 관련 그림 설명

[그림1] 나노-MIND 기술 개요. 특정 뉴런 및 뇌 회로 선택적 제어에 의한 고차원적 뇌 기능 조절 
나노-MIND 기술로 특정 뉴런과 뇌 회로를 선택적으로 제어해 동물의 감정, 사회성, 생존 욕구 등 고차원적 뇌 기능을 자유자재로 조절할 수 있다. 이를 통해 다양한 뇌 회로의 역할과 작동 원리를 알아내어, 뇌과학 연구에 필수적이고도 더 나은 인공신경망 구축을 통해 AI 기술 발전에 활용될 수 있다.

 

 

 

 

[그림2] 나노-MIND 기술을 통한 특정 뉴런 및 뇌 회로 활성화
위) 1. Cre-loxP 유전공학 기술이 적용된 쥐 모델에서 원하는 타겟 뉴런에만 선택적으로 나노-자기수용체 발현. 2. 회전자기장 자극을 주었을 때, 타겟 뉴런의 나노-자기수용체가 활성화됨. 3. 타겟 뉴런이 관여하는 뇌 회로가 선택적으로 활성화되고 제어됨.
아래) 외측 시상하부의 나노-자기수용체 발현 모습 및 타겟 뉴런 활성화 모습. 나노-자기수용체(초록색)는 타겟 뉴런(빨간색)에만 선택적으로 발현하고 자기장 신호에 의해 활성도가 증가함.

 

 

[그림3] 나노-MIND를 활용한 사회성 및 감정 담당 뇌 회로 조절 실험
1. 전시각중추(MPOA)의 억제성 뉴런에만 생성된 나노-자기수용체는 자기장 신호에 의해 MPOA의 억제성 뇌 회로를 선택적으로 활성화함. 이를 통해 모성애 및 부모 행동을 담당하는 뇌 회로 조절이 가능함.
2. 자기장 자극이 가해지면 나노-자기수용체가 주입된 암컷 쥐는 어미 쥐가 아님에도 불구하고 모성애가 증가해 새끼 쥐를 찾아 자신의 둥지로 구조함. 그에 반해 대조군 암컷 쥐는 새끼 쥐에 대한 관심을 보이지 않음. 
3. 나노-MIND 기술이 적용된 암컷 쥐에게서만 자기장 자극으로 모성애 담당 뇌 회로가 활성화돼 새끼 쥐를 모두 구조했으며 일반 쥐보다 돌봄 시간이 4배 이상 증가함. 

 

 

 

[그림4] 나노-MIND를 활용한 동기부여 조절 뇌 회로의 양방향 조절
1. 외측 시상하부(lateral hypothalamus, LH)의 흥분성 또는 억제성 뉴런에 선택적으로 발현된 나노-자기수용체를 통해 자기장 자극을 주었을 때, 동기부여 및 식욕을 담당하는 뇌 회로의 양방향 조절이 가능함.
2. 나노-MIND로 LH의 억제성 뉴런이 선택적으로 활성화되면 쥐의 식욕과 섭식 행동이 2배 증가함. 반면, 나노-MIND로 LH의 흥분성 뉴런이 선택적으로 활성화되면 쥐의 식욕과 섭식 행동이 절반 이하로 감소함.

 

 

나노-MIND: 세계 최초 자기장으로 뇌 회로 제어해 감정과 행동 조절