기억의 부호화 및 응고화에 관여하는 해마-신피질 상호작용 규명: 내후뇌피질의 시냅스 가소성 연구.
새로운 외부자극은 일단 해마(hippocampus)에 연합적 기억(associative memory)으로 빠르게 저장되었다가, 시간이 지남에 따라 신피질(neocortex)의 지식체계(knowledge database)에 서서히 편입되는 기억의 응고화(memory consolidation) 과정을 거치는 것으로 보인다. 따라서 대뇌피질의 기억저장 메커니즘을 이해하려면 해마, 신피질, 그리고 이들 사이의 상호작용을 연구하는 것이 필수적인데 여기서 가장 중요한 부위가 바로 연결고리 역할을 하는 내후뇌피질(entorhinal cortex)이다. 현재 내후뇌피질의 상층부와 하층부는 각각 해마의 입력 및 출력을 담당한다고 생각되고 있다.
본 과제에서는 하층부에서 상층부로 투사하는 되먹임(feedback) 입력의 시냅스 가소성 여부를 조사하기 위해 하층부 자극에 대해 상층부에서 측정된 synaptic field EPSP를 대상으로 연구를 수행하였다. 연구결과 이 투사경로에서 시냅스 장기강화(LTP) 및 장기약화(LTD) 현상이 모두 발견되었으며 LTP는 NMDA 수용체 의존적이라는 것을 밝혔다. 또한 이 투사경로와 상층부 내의 투사경로 사이에 상호연합적인 LTP가 유도됨이 확인되었다. 본 연구결과는 기존의 이론과는 다르게 내후뇌피질 상층부와 하층부가 밀접히 상호작용하면서 정보처리 및 기억과정에 관여한다는 것을 보여준다.
Graded retrograde amnesia following lesions in the hippocampal formation led to the hypothesis that the hippocampal formation plays a time limited role in the establishment of long-term memory in the neocortex. This model emphasizes hippocampal-neocortical interactions in the process of initial storage and consolidation of memory. One important brain structure for hippocampal-neocortical interactions is the entorhinal cortex (EC), which mediates the majority of bidirectional projections between the neocortex and the rest of the hippocampal formation. Superficial and deep layers of the EC are currently regarded as input and output structures of the hippocampus, respectively.
We investigated synaptic plasticity of deep layer-originated associational projections to superficial layers of the EC. Our results show that this pathway supports both LTP and LTD, that LTP induction is dependent on NMDA receptor activation, and that associative LTP is induced between this pathway and other pathways within the superficial layer. These results indicate that, contrary to the current belief, superficial and deep layers of the EC closely interact in information processing and memorial operations.
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