본 연구실은 신경생리학의 핵심 주제인 시냅스 가소성과 신경조절 메커니즘을 심도 있게 연구하고 있습니다. 시냅스 가소성은 학습과 기억, 감각 정보 처리 등 뇌의 다양한 기능에 필수적인 현상으로, 시냅스의 강도와 연결이 경험에 따라 변화하는 과정을 의미합니다. 본 연구실에서는 특히 시각피질과 전전두피질 등 대뇌피질 영역에서의 시냅스 장기강화(LTP)와 장기억제(LTD) 현상, 그리고 이들에 영향을 미치는 다양한 신경전달물질(세로토닌, 아세틸콜린, 엔도카나비노이드 등)의 역할을 집중적으로 탐구합니다. 연구실은 층별, 경로별, 그리고 세포 유형별로 시냅스 가소성이 어떻게 조절되는지에 대한 정밀한 실험을 수행합니다. 예를 들어, 층 2/3 피라미드 뉴런에서의 장기억제 유도에 있어 세로토닌과 아세틸콜린의 상호작용, 그리고 이 과정에서 칼슘 신호와 단백질 인산화효소의 역할을 규명하고 있습니다. 또한, 신경조절물질이 억제성(GABA성) 및 흥분성(글루탐산성) 시냅스 전달에 미치는 영향과, 이로 인한 신경망의 정보 처리 방식 변화를 분석합니다. 이러한 연구는 뇌 발달 과정에서 시냅스 가소성의 변화, 감각 경험에 따른 신경회로의 재구성, 그리고 신경정신질환의 병태생리 이해에 중요한 기초 자료를 제공합니다. 궁극적으로 본 연구실의 연구는 뇌 기능의 정상적 발달과 장애, 그리고 신경계 질환의 치료 전략 개발에 기여하고자 합니다.

이덕주 연구실은 신경세포 내 이온 채널의 생리적 특성과 이들이 신경세포 내 칼슘 신호에 미치는 영향을 중점적으로 연구합니다. 특히, 전압 개폐성 칼륨 채널(Kv1.3, Kv1.4, Kv4.3 등)과 NMDA, AMPA, mGluR 등 다양한 수용체의 기능적 특성을 전기생리학적 기법(패치 클램프 등)과 칼슘 이미징을 통해 분석합니다. 이러한 연구는 신경세포의 흥분성 조절, 신경망의 동기화, 그리고 신경세포의 생존 및 사멸 기전에 대한 이해를 심화시키는 데 목적이 있습니다. 연구실에서는 약물(항우울제, 항정신병제, 천연물 등)이 이온 채널 및 칼슘 신호에 미치는 영향도 다각적으로 탐구합니다. 예를 들어, 플루옥세틴, 아리피프라졸, 포도씨 추출물 등 다양한 약물이 신경세포 내 칼슘 유입 및 방출, 그리고 이온 채널의 활성화 및 불활성화에 미치는 효과를 규명하고 있습니다. 이를 통해 신경세포의 과흥분성, 흥분독성, 그리고 신경보호 효과의 분자적 기전을 밝히고 있습니다. 이온 채널 및 칼슘 신호 조절에 관한 연구는 뇌전증, 신경퇴행성 질환, 정신질환 등 다양한 신경계 질환의 병태생리 이해와 신약 개발에 중요한 단서를 제공합니다. 본 연구실은 이러한 기초 연구를 바탕으로, 신경계 질환의 예방과 치료를 위한 새로운 타겟 발굴 및 약물 개발에도 기여하고 있습니다.