물고기의 방향 청취 메커니즘 Abstract 먹이나 포식자와 같은 소리원을 찾는 것은 많은 척추동물에게 생존에 중요합니다. 육상 척추동물은 각 귀에서 소리 압력의 시간 지연과 강도 차이를 측정하여 소리원을 찾습니다. 그러나 수중에서는 소리의 물리학적 특성으로 인해 이중귀 신호가 매우 작아 방향 청취가 거의 불가능할 것으로 보입니다. 그럼에도 불구하고, 물고기의 방향 청취는 행동적으로 확인되었으나, 그 메커니즘은 수십 년 동안 알려져 왔습니다. 물고기가 미세한 이중귀 차이에 대해 극도로 민감해진 가능성이나 소리 압력과 입자 운동 신호를 비교할 수 있는 가능성 등 여러 가지 가설이 제안되었습니다. 그러나 실험적 도전으로 인해 명확한 설명이 오랫동안 제한되어 왔습니다. 이 연구에서 우리는 가장 작은 척추동물 중 하나인 투명한 전두선 물고기 ...

전체 대뇌 피질 in situ sequencing으로 밝혀낸 입력 의존적 영역 정체성 Abstract 대뇌 피질은 다양한 유전자 발현을 가진 뉴런 유형으로 이루어져 있으며, 이들은 각기 다른 특징을 가진 피질 영역에 조직되어 있습니다. 이 영역들은 각각의 특징적인 세포구조, 연결성 및 뉴런 활동을 가지고 *모듈식 네트워크로 연결되어 있습니다. 하지만 이러한 공간적 조직이 뉴런의 전사체 발현 특징에 어떻게 반영되는지, 그리고 이러한 특징이 두뇌 발달 과정에서 어떻게 형성되는지는 아직 명확하지 않습니다.  이 연구에서는 BARseq이라는 high-throughput in situ sequencing 기술을 사용하여, 9마리의 mouse 전뇌 반구에 걸쳐 약 420만 개의 피질 뉴런을 포함한 1300만 개의 세포에서 104가지의 cell-type marker gene의 발현을 조사했습니다. 단일 뉴런의 유전자 발현 클러스터링을 ...

20년간의 연구는 16,440명의 스웨덴 어린이들을 대상으로 신생아 시절의 요인 및 바이오마커가 신경발달 장애와 어떻게 연관되는지를 조사하여, 면역 조절 불균형과 대사와의 연결고리를 밝혀내고 이를 통해 조기 진단 및 개입의 기반을 마련하였습니다. Abstract 본 연구는 20년 이상 동안 출생 코호트를 추적하여 신경발달 장애(neurodevelopmental disorder, ND)진단과 관련된 요인을 밝혀냈습니다. 세밀한 신생 종단 설문조사는 감염과 항생제 사용, 스트레스, 태내 요인, 가족력 등을 포착하고 있습니다. 산모의 탯줄 혈청 대사체 및 지질체, 인간 백혈구 항원 (human leukocyte antigen, HLA) 유전자형, 유아 미생물총, 대변 대사체를 생체지표가 측정되었습니다. 본 연구에서 추적한 16,440명의 스웨덴 어린이 중 1,197명이 ND를 진단받았습니다. 지적 장애, 언어 장애, 주의력 결핍/과잉 행동 장애, 자폐증과 같은 ...

Tip cell 전문화에 의한 Brain-speciric 혈관형성 메커니즘 Abstract 척추동물의 장기는 지역적으로 적응된 혈관을 필요로 합니다. 이러한 장기 특이 혈관 전문화의 획득은 종종 장기 혈관화 과정과 분자적으로 관련이 없다고 여겨집니다. 여기서는 이 모델과 대립하여, 우리는 뇌 특이적 혈관형성을 위한 분자 메커니즘을 밝혀내었습니다. 이는 잘 알려진 blood–brain barrier maturation 신호인 Wnt7a/b ligand의 조절 하에 작동합니다. 이 조절 메커니즘은 뇌 내피세포에서 풍부하게 발현되는 Mmp25에 의존합니다. Zebrafish 에서의 CRISPR-Cas9 mutagenesis를 통해, 이 미지의 당체 결합 표방인 matrix metalloproteinase가 뇌 표면을 덮는 뇌 복막 기저막을 횡단하는 tip cell에서 선택적으로 필요함을 밝혀냈습니다. Mmp25는 기계적으로, 중심 나선 부분의 짧은 비콜라겐 영역 내에서 뇌 침습 능력과 병적 진입 ...

알츠하이머병 미세아교세포에서 지질 방울을 손상시키는 APOE4/4 연관성 Abstract 알츠하이머병에 대한 여러 유전적 위험 요소는 지질 대사에 관여하는 유전자들을 시사하며, 이러한 지질 유전자들 중 많은 수가 신경교세포에서 고발현됩니다. 그러나 신경교세포의 지질 대사와 알츠하이머병 병리 사이의 관계는 여전히 잘 이해되지 않고 있습니다. 알츠하이머병 환자의 뇌 조직에 대한 단핵 RNA 시퀀싱을 통해, 지질 방울과 연관된 효소 ACSL1의 발현으로 정의되는 미세아교세포 상태를 확인했습니다. ACSL1 양성 미세아교세포는 APOE4/4 유전형을 가진 알츠하이머병 환자에서 가장 풍부하게 나타났습니다. 인간 유도만능줄기세포에서 유래한 미세아교세포에서는 섬유소성 Aβ가 APOE 의존적 방식으로 ACSL1 발현, 트리글리세라이드 합성 및 지질 방울 축적을 유도합니다. 또한, 지질 방울을 포함하는 미세아교세포의 조건부 배지는 APOE 의존적 방식으로 Tau 인산화와 ...

기억 유도 운동의 기초가 되는 뇌 전반의 신경활동 Abstract 행동은 뇌 전반에 걸친 구조화된 신경 회로의 활동에 기반을 두고 있지만, 대부분의 실험은 한 번에 한 영역의 뉴런만을 탐색해왔습니다. 여러 Neuropixels probes를 사용하여 기억유도 방향 기반의 핥기(오른쪽 핥기 또는 왼쪽 핥기)를 조정하는 회로의 한 지점인 전방 측면 운동 피질 (Anterior lateral motor cortex, ALM)과 연결된 다양한 영역의 회로에서 뇌 활동을 기록했습니다. 감각 자극, 선택 및 행동에 대한 정보를 받는 뉴런들이 뇌 전역에 분포되어 있는 것을 확인하였습니다. 그럼에도 불구하고, 선택에 관한 정보는 ALM과 ALM으로부터 ALM 의존적 방식으로 입력을 받는 하부 피질 영역(subcortical areas)에서 집중적으로 나타났습니다. 다양한 구강 안면 움직임은 후뇌(hindbrain); 중뇌(midbrain); 그리고 ...

Spatial transcriptomics을 통해 발견한 장기 기억에서 발생하는 neuron-astrocyte 간 시너지 효과 Abstract 기억은 과거의 경험을 암호화하며, 이는 미래 계획을 세우는 데 기여합니다. *Basolateral amygdala는 정서적 경험의 기초가 되는 *salience network에서 핵심 역할을 하고, 이에 따라 공포에 대한 장기적인 기억 형성에 중요한 역할을 합니다. 이 논문에서는 spatial 및 single-cell transcriptomics를 사용하여 장기 기억에서 basolateral amygdala의 역할에 관여된 세포 및 분자 구조를 조명하고자 합니다. 연구진들은 특정 뉴런 및 성상세포의 하위 집단에서 기억에 따라 다르고 몇 주 동안 지속되는 *transcriptomic signature들을 확인했습니다. 이러한 transcriptomic signature들은 neuropeptide 및 BDNF signaling, MAPK 및 CREB activation, ubiquitination pathways, 그리고 synapse connectivity를 장기 기억의 주요 구성 요소로 ...

인간 신경망 모델은 ALS(근위축성 측삭 경화증)와 FTLD(전두측두엽 변성증)에서 NPTX2 병리를 밝혀냅니다. Abstract 신경퇴행성 질환을 모델링하는 인간 세포 모델은 재현성과 지속성이 필요합니다. 이는 연령에 따라 발생하는 질병을 모사하는 데 필수적입니다. 특히, 동물 모델에서 직접 연구할 수 없는 인간 특이적 메커니즘을 포함하는 TDP-43 단백질병리학에 필요합니다. 여기서, TDP-43 병리의 출현과 결과를 탐구하기 위해, 우리는 신경 전구체의 수동 선택을 통해 유도된 다능성 줄기 세포에서 유래된, 집락 형태의 신경 줄기 세포(iCoMoNSCs)를 생성했습니다. 단일 세포 전사체학과 독립적인 신경 줄기 세포와의 비교는 iCoMoNSCs가 독특하게 균일하고 자가 갱신하는 것을 보여줍니다. 분화된 iCoMoNSCs는 시냅스로 연결되고 전기생리학적으로 활성화된 뉴런으로 구성된 자기 조직화된 다세포 시스템을 형성하며, 이는 장기간 생존하는 기능적 네트워크(iNets)로 ...

머리 방향 신호를 목표지향적인 조향 명령으로 변환하는 것 Abstract 항해를 하기 위해서는 우리가 향하는 방향을 지속적으로 추정하고, 목표에서 벗어난 편차를 수정해야 합니다. 방향 추정은 머리 방향 시스템의 링 유인체 네트워크를 통해 이루어집니다. 그러나 방향 감각이 행동을 지도하는 방법을 우리는 완전히 이해하지 못합니다. 초파리 연결체 분석은 머리 방향 시스템과 운동 시스템을 연결하는 세 개의 세포 집단(PFL3R, PFL3L, PFL2)을 밝혀냈습니다. 여기서 우리는 항해 중 이미징, 전기생리학, 화학유전학적 자극을 사용하여 이러한 집단이 어떻게 기능하는지 보여줍니다. 각 집단은 머리 방향 벡터의 이동된 복사본을 받아, 그들의 세 참조 프레임이 서로 대략 120°씩 이동되어 있습니다. 각 세포 유형은 그 자신의 머리 방향 벡터와 공통 목표 벡터를 ...