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김대수 연구실
한국과학기술원 뇌인지과학과 김대수 교수
Optogenetics
Neural circuitry
Behavior prediction
연구 영역
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김대수 연구실

한국과학기술원 뇌인지과학과 김대수 교수

김대수 연구실은 뇌인지과학과 기반으로 마우스에서 신경회로의 유전학적 기초와 감각·동기 관련 행동 제어 기전을 연구합니다. 광유전 뉴로모듈레이션을 위한 µLED 및 소프트 나노소재 기반 뇌-호환 인터페이스 기술을 다루며, 수면 각성·공포 소거·본능 행동의 회로 기능을 실험적으로 검증합니다. 또한 불완전 포즈 데이터를 자기지도 Transformer로 복원·분석하여 행동 예측과 조절에 활용합니다. 파킨슨병, 기저핵 시냅스 조절, 뇌 섬유화 등 질환 모델 연구를 통해 신경회로 기반 제어 전략으로 확장합니다.

OptogeneticsNeural circuitryBehavior predictionSelf-supervised TransformerµLED
대표 연구 분야
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µLED 및 소프트 나노소재 기반 광유전 뉴로모듈레이션 인터페이스 연구 thumbnail
µLED 및 소프트 나노소재 기반 광유전 뉴로모듈레이션 인터페이스 연구
µLED and Soft-Nanomaterial-Based Optogenetic Neuromodulation Interface Research
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
|
인용수 27
·
2023
A brainstem-to-mediodorsal thalamic pathway mediates sound-induced arousal from slow-wave sleep
Anna Shin, Seahyung Park, Wooyeon Shin, Jeonghoon Woo, Minju Jeong, Jeong-Jin Kim, Daesoo Kim
IF 8.1 (2023)
Current Biology
청각 유발 각성은 잠재적 위험에 대응하는 동물의 방어 기전이다. 시상(thalamus)은 감각 정보를 피질로 전달하는 신경 기질이지만, 느린 파 수면(slow-wave sleep, SWS) 즉 깊은 수면 동안에는 그 기능이 저하된다. 그럼에도 불구하고 동물은 외부 감각 자극에 대한 반응으로 깨어날 수 있으며, 이는 이러한 반응에 관여하는 신경 회로의 존재를 시사한다. 여기서 우리는 kainate-class-type 이온성 글루탐산 수용체 소단위체 4(kainate-class-type ionotropic glutamate receptor subunit 4, GRIK4) 양성의 중간등쪽핵(mediodorsal, MD) 시상 뉴런이 SWS로부터의 각성을 위한 신경 기질로 작용한다는 것을 보고한다. 이 뉴런들은 SWS로부터의 각성 동안 활성화되며, 이들의 광자극(photoactivation)은 SWS로부터의 각성을 유도할 수 있다. 또한 우리는 이 뉴런들이 뇌간(brainstem)의 글루타메르그성 뉴런의 영향을 받으며, 이들 뉴런의 활동은 청각 유발 각성 동안 증가함을 보여준다. 이러한 결과는 뇌간-MD 경로가 SWS로부터의 각성(각성 상태로의 진입)을 매개할 수 있음을 시사한다.
https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.01.033
Neuroscience
Brainstem
Biology
Arousal
Thalamus
Wakefulness
Ionotropic effect
Glutamatergic
Sensory system
Glutamate receptor
2
Review
|
인용수 17
·
2023
Neurocircuitry of Predatory Hunting
Zhengdong Zhao, Li Zhang, Xinkuan Xiang, Daesoo Kim, Haohong Li, Peng Cao, Wei L. Shen
IF 5.9 (2023)
Neuroscience Bulletin
포식자(포식) 사냥(predatory hunting)은 동물계 전반에 걸쳐 진화적으로 보존된 중요한 선천 행동의 한 유형이다. 이 과정은 일반적으로 먹이 탐색, 추적, 공격, 그리고 섭취를 포함하는 일련의 순차적 행동들의 집합으로 구성된다. 이러한 행동은 신경계에 의해 조절된다. 초기 연구에서는 사냥의 신경생태학(neuroethology)을 탐구하기 위해 두꺼비(toad)를 모델로 사용하였고, 그 결과 사냥 행동을 위한 감각-유발 방출 기제(sensory-triggered release mechanism)의 제안으로 이어졌다. 보다 최근의 연구들은 유전적으로 추적 가능한 제브라피시(zebrafish)와 설치류를 사용해, 이 행동을 뒷받침하는 신경생태학 및 신경회로(neurocircuits)에 대한 획기적인 발견을 이끌어 왔다. 여기에서는 사냥에 관여하는 정교한 신경회로를 검토하고, 감각 처리, 감각-운동 변환(sensorimotor transformation), 동기, 그리고 사냥 행동의 순차적 인코딩(sequential encoding) 등 다양한 측면의 사냥 신경생태학을 회로가 부호화(encode)하는 구체적 기제를 요약한다. 또한 사냥과 섭식에 공통되는 뇌 회로의 중첩(overlapping)을 논의하고, 현재 연구의 한계를 지적한다. 우리는 사냥이 동기화된 행동(motivated behaviors)의 신경생태학을 연구하기에 이상적인 행동 패러다임이라고 제안하며, 이는 폭식(binge-eating), 비만(obesity), 강박장애(obsessive-compulsive disorders) 등을 포함한 유행성(epidemic) 장애에 대해 새로운 관점을 제공할 수 있을 것이다.
https://doi.org/10.1007/s12264-022-01018-1
Neuroethology
Neuroscience
Mechanism (biology)
Sensory system
Foraging
Cognitive science
Psychology
Cognitive psychology
Biology
Ecology
3
Article
|
인용수 3
·
2023
Exploration driven by a medial preoptic circuit facilitates fear extinction in mice
Anna Shin, Jia Ryoo, Kwanhoo Shin, Junesu Lee, Seohui Bae, Dae‐Gun Kim, Sae-Geun Park, Daesoo Kim
IF 5.2 (2023)
Communications Biology
공포와 연관된 표적에 대한 반복적 노출은 공황장애 또는 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 환자에게 시행되는 전형적인 치료이다. 노출치료의 성공은 이를 회피하려는 타고난 동기에도 불구하고 공포를 유발하는 표적을 능동적으로 탐색하는 데 달려 있다. 여기서 우리는 내측 전시상영역(medial preoptic area)의 CaMKIIα 양성 뉴런에서 복측(periventral) 주뇌수도관회색질(ventral periaqueductal gray, vPAG)로 이어지는 회로가 마우스에서 공포 조건화 구역의 탐색과 이후의 공포 소거를 촉진함을 발견하였다. 이 회로를 활성화하거나 억제하는 경우, 특정 구역에 대한 선호/회피를 유도하지는 못했다. 한편 MPA-vPAG 회로 광자극에 의해 머리에 장착한 물체를 쫓으려는 동기가 유발되어, 공포 조건화 구역에 반복적으로 들어가게 되었을 때 공포 소거가 촉진되었다. 본 연구 결과는 뇌가 공포를 유발하는 표적의 회피에 대항하는 소거 기억을 형성하는 과정을 보여주며, 노출치료의 회로 기반 기전을 시사한다.
http://dx.doi.org/10.1038/s42003-023-04442-9
Extinction (optical mineralogy)
Neuroscience
Photostimulation
Periaqueductal gray
Freezing behavior
Amygdala
Psychology
Fear processing in the brain
Escape response
Preoptic area
최신 정부 과제
40
과제 전체보기
1
2025년 6월-2027년 12월
|650,000,000
2025년 대학기술경영촉진사업 (TLO 혁신형)_한국과학기술원
(기술사업화 성과 확대) TLO(PM) 주도하에 연구자와의 컨소시엄을 통해 파급력 높은 딥테크 기술창업, 기획형창업, 자회사창업, 중/대형 기술이전 성과 확대(기술사업화 조직혁신) 대학의 우수 성과를 발굴하여 기술사업화 협력 프로젝트를 성공적으로 수행함으로써 기술사업화 조직 혁신 및 TLO 역량 제고(대학 혁신모델 수립) KAIST-KAIST 홀딩스 간 K...
기술사업화 전담기관
인공지능
표준특허
딥테크
기술이전
2
2025년 2월-2028년 2월
|380,791,000
인공지능 기반 본능 행동 예측 및 조절 연구
[인공지능 행동분석을 활용한 사냥 본능행동 측정 및 조절]- 행동 분석 인공지능: 3차원 다중 개체 재구성 모델과 행동 단위 추출 알고리즘을 결합하여 통합 파이프라인 확립.- 신경회로 기능 분석: 인공지능을 툴을 활용하여 시각, 전략적 사냥 행동과 분류되는 습관화 과정의 행동학적 특성을 파악, 신경회로의 기능을 규명. 기존의 가설 기반 분석에서 데이터 기반...
인공지능
행동분석
신경회로
습관화
빅데이터
3
2024년 3월-2024년 12월
|2,500,000
뇌 섬유화 조절을 통한 뇌질환 치료제 개발
뇌 섬유화 조절을 통한 뇌질환의 새로운 치료 전략 제시 및 치료제 후보 물질을 발굴하고자 함.
뇌 손상흉터뇌 섬유화CCN5
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2019디스토니아 치료 후보 약물의 신규 스크리닝 방법1020190124160
취하2019냄새 시각화 커뮤니케이팅 장치1020190021105
등록2016오브젝트 탐닉행동을 활용한 동물행동 조절 방법1020160016473
전체 특허

디스토니아 치료 후보 약물의 신규 스크리닝 방법

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190124160

냄새 시각화 커뮤니케이팅 장치

상태
취하
출원연도
2019
출원번호
1020190021105

오브젝트 탐닉행동을 활용한 동물행동 조절 방법

상태
등록
출원연도
2016
출원번호
1020160016473