Systems Neuro Lab

생명과학과 정민환

시스템 신경과학 연구실은 뇌의 복잡한 신경회로가 어떻게 행동, 학습, 기억, 의사결정, 사회성 등 고차원적인 인지 기능을 구현하는지 심층적으로 탐구하는 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 전전두피질, 해마, 기저핵 등 다양한 뇌 영역의 신경세포 및 신경회로가 가치 기반의 의사결정, 보상 학습, 행동 선택, 기억 공고화, 사회적 행동 등 다양한 인지 및 행동 기능에 어떻게 기여하는지 동물 모델, 전기생리학, 칼슘 이미징, 유전자 조작 등 첨단 신경과학 기법을 활용하여 연구하고 있습니다. 특히, 강화학습 이론과 신경회로의 실제 작동 원리를 접목하여, 동물이 예기치 못한 결과나 보상을 경험할 때 뇌가 어떻게 행동 전략을 신속하게 전환하고, 가치 신호를 계산 및 업데이트하는지, 그리고 이러한 과정에서 선조체(기저핵), 전전두피질, 해마가 각각 어떤 역할을 담당하는지 집중적으로 규명하고 있습니다. 이를 통해 행동 유연성, 적응적 의사결정, 보상 신호 처리의 신경기전을 밝히고 있습니다. 또한, 해마의 다양한 하위 영역(예: CA1, CA3, 치상회 등)이 기억의 형성, 저장, 인출, 공고화 과정에서 각각 어떠한 역할을 담당하는지, 그리고 이들 영역 간의 상호작용이 어떻게 이루어지는지에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 해마의 시뮬레이션-선택 모델, 가치 평가 신경회로, 시냅스 가소성, 신경세포 생성 등 미세한 분자·세포 수준의 변화가 기억 및 학습에 미치는 영향도 다각적으로 분석합니다. 사회적 행동, 사회적 신호 처리, 그리고 자폐 스펙트럼 장애, 조현병 등 신경정신질환의 신경회로 기전 연구도 중요한 축을 이룹니다. 동물 모델을 활용하여 사회적 결함, 행동 경직성, 보상 학습 이상이 특정 신경세포 및 신경회로의 기능 이상과 어떻게 연결되는지, 그리고 분자적·세포적 수준에서의 변화가 사회적 행동 및 인지에 미치는 영향을 규명합니다. 이러한 연구들은 뇌신경회로의 정상 및 병적 상태에서의 인지 및 행동 메커니즘을 이해하고, 알츠하이머병, 치매, 자폐 스펙트럼 장애 등 다양한 신경퇴행성 및 신경정신질환의 진단 및 치료법 개발에 중요한 기초를 제공합니다. 궁극적으로는 뇌의 복잡한 정보처리 원리를 밝히고, 인간의 인지 및 행동의 신경생물학적 기반을 이해하는 데 기여하고 있습니다.