• Molecules and Cells
• /
• 제41권5호
• /
• pp.373-380
• /
• 2018

Synapses and neural circuits form with exquisite specificity during brain development to allow the precise and appropriate flow of neural information. Although this property of synapses and neural circuits has been extensively investigated for more than a century, molecular mechanisms underlying this property are only recently being unveiled. Recent studies highlight several classes of cell-surface proteins as organizing hubs in building structural and functional architectures of specific synapses and neural circuits. In the present minireview, we discuss recent findings on various synapse organizers that confer the distinct properties of specific synapse types and neural circuit architectures in mammalian brains, with a particular focus on the hippocampus and cerebellum.

• Applied Microscopy
• /
• 제35권1호
• /
• pp.31-39
• /
• 2005

신경연접은 신경세포 사이의 신호전달을 위해 형성되는 미세구조로 다양한 생리적, 병리적 상태에 반응하여 형태적, 기능적 변화를 보인다. 현재까지 투과전자현미경을 이용한 신경연접 미세구조의 2차원적 연구들이 많은 유용한 정보를 제공하여 왔으나 신경연접 구성요소들을 보다 정확하게 분석하고 전신경연접부위와 후신경연접부위의 정확한 연결관계를 이해하기 위해서는 신경연접의 3차원 재구성이 요구된다. 고압전자현미경은 고해상도와 시료투과력의 증가로 인해 두꺼운 절편의 관찰이 가능하며 이를 통해 미세구조의 3차원적 특성을 규명하는 것이 용이하므로, 신경연접의 3차원 재구성에 고압전자현미경을 응용하는 것은 많은 수의 연속절편 제작과 오랜 기간의 영상처리가 요구되는 기존의 재구성 방법의 난점들을 극복할 수 있을 것으로 생각된다. 이에 본 연구에서는 고압전자현미경을 이용하여 흰쥐 소뇌 평행섬유와 조롱박세포 간 신경연접의 3차원 재구성을 시도하였다. 3차원 재구성에 앞서 염색방법과 절편 두께의 조절을 통해 고압전자현미경 하에서 신경연접의 적절한 관찰조건을 확립하고자 하였다. 관찰 결과, 절편의 두께가 증가하면 신경연접의 막, 소포와 같은 미세구조들의 겹침 현상이 나타나기 때문에 용이한 3차원 재구성을 위해서는 250 nm 두께의 절편을 제작하는 것이 적합한 것으로 판단되었다. 또한 절편제작 이전의 en bloc 염색 반응시간을 증가시키는 것이 절편제작 후 염색시간을 조절하는 것에 비해 contrast 증가에 더 효과적이었다. 이상의 결과로부터, 고압전자현미경을 이용하여 일련의 두꺼운 연속 절편을 촬영하고 3차원 재구성 프로그램을 이용하여 이미지들을 정렬하였으며 각각의 이미지에서 신경연접 막의 윤곽선을 그린 후 모든 윤곽선을 쌓아 올려 최종적으로 3차원 신경연접을 재구성하였다. 본 연구를 통하여 신경연접의 3차원 재구성에 있어 고압전자현미경의 적용 가능성을 검증하였고 관찰 조건을 확립하였다. 또한 고압전자현미경을 이용한 신경연접의 재구성은 많은 수의 연속절편 제작이 요구되는 기존의 방법에 비해 효율적이며 신경연접 연결형태에 관한 대규모의 정량 분석에 유용할 것으로 생각된다. 본 연구가 향후 고압전자현미경을 이용한 신경연접의 가소성 연구에 유용한 방법적 정보를 제공하기를 기대한다.

• Applied Microscopy
• /
• 제30권2호
• /
• pp.121-139
• /
• 2000

망막 발육에 관한 연구는 광수용세포와 외망상층에 대해서 집중적으로 연구되어 왔고 내망상층의 연구는 초기 발육에 관한 연구가 보고된 바 있다. 본 연구는 태생 초기부터 말기까지의 인태아를 대상으로 내핵층의 신경모세포의 분화, 발육과 내망상층에서 신경연접 형성 과정을 전자현미경으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 좌고 30mm(태령 9주)때 망막은 외신경모세포와 내신경모세포로 분화, 발육하였고 외신경모세포의 분열은 90mm(태령 14주)때까지 진행되었다. Chievitz층은 30mm때, 내망상층은 50mm(태령 11주)때, 외망상층은 150 mm때 각각 형성되었다. 신경절세포는 자유리보솜이 세포 전역에 분포하고 있었고 조면내형질망, 골지장치, 미세소관 및 농소체를 함유하고 있었다. 30mm때 뮐러세포는 신경절세포의 축삭사이로 돌기를 내고 있었고 초자체쪽에서 내경계막을 형성하였으며 90mm때는 뮐러세포의 돌기는 방사상으로 배열하고 있으며 다량의 활면내형질망을 함유하고 있었다. 신경연접은 50mm때 연접막비후는 존재하면서 연접소포를 내포하고 있지 않은 연접이 관찰되었고, 연접소포를 내포하고 있는 보통연접이 90mm때, 리본연접은 150mm때 각각 출현하였다. 260mm(태령 30주)때 연접소포가 없는 연접, 보통연접 및 리본연접 등 성인에서 출현하는 세 가지 연접이 모두 관찰되었다.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
• /
• 제49권11호
• /
• pp.617-624
• /
• 2000

The negative weight can be ofter seen in Hopfield neural network, which is difficult to implement negative conductance in circuits. Usually, the inverted output of amplifier is used to avoid negative resistors for expressing the negative weights in hardware implementation. However, there is some difference between using negative resistor and the inverted output of amplifier for representing the negative weight. This difference is discussed in this paper.

• Applied Microscopy
• /
• 제46권4호
• /
• pp.176-178
• /
• 2016

Efficient neural circuit reconstruction requires sufficient lateral and axial resolution to resolve individual synapses and map a large enough volume of brain tissue to reveal the molecular identity and origin of these synapses. Sparse circuit reconstruction using array tomography meets many of these requirements but also has some limitations. In this minireview, the advantages and disadvantages of applicable imaging techniques will be discussed.

• 한국응용약물학회:학술대회논문집
• /
• 한국응용약물학회 2008년도 Proceedings of the Convention
• /
• pp.33-45
• /
• 2008

Auditory fear memory is thought to be maintained by fear conditioning-induced potentiation of synaptic efficacy. The conditioning-induced potentiation has been shown to be maintained, at least in part, by enhanced expression of surface AMPA receptor (AMPAR) at excitatory synapses in the lateral amygdala (LA). Depotentiation, reversal of conditioning-induced potentiation, has been proposed as a cellular mechanism for fear extinction. However, a direct link between depotentiation and extinction has not yet been tested. To address this, we applied both ex vivo and in vivo approaches to rats in which fear memory had been consolidated. We found a novel form of ex vivo depotentiation; the depotentiation reversed conditioning-induced potentiation at thalamic input synapses onto the LA (T-LA synapses) ex vivo, and it could be induced only when both NMDA and metabotropic glutamate receptors were co-activated. Extinction returned the enhanced T-LA synaptic efficacy observed in conditioned rats to baseline and occluded the depotentiation. Consistently, extinction reversed conditioning-induced enhancement of surface expression of AMPAR subunits in LA synaptosomal preparations. A GluR2-derived peptide that blocks regulated AMPAR endocytosis inhibited depotentiation, and microinjection of a cell-permeable form of the peptide into the LA attenuated extinction. Our results are consistent with the use of depotentiation to weaken potentiated synaptic inputs onto the LA during extinction, and they provide strong evidence that AMPAR removal at excitatory synapses in the LA underlies extinction. The results described here are in line with previous findings. Neural activity in the LA has been shown to decrease after extinction in the rat and human. The NMDAR dependency of the depotentiation fits nicely with a large body of evidence that fear extinction depends upon amygdala NMDARs. Similarly, blockade of metabotropic glutamate recepotrs in the LA has recently been shown to attenuate fear extinction.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
• /
• 제7권6호
• /
• pp.303-306
• /
• 2003

Metabotropic glutamate receptors (mGluRs), classified into three groups (group I, II, III), play a critical role in modulation of synaptic transmission at central and peripheral synapses. In the present study, extracellular field potential recording techniques were used to investigate effects of mGluR agonists on excitatory synaptic transmission at thalamic input synapses onto the lateral amygdala. The non-selective mGluR agonist t-ACPD ($100{\mu}M$) produced reversible, short-term depression, but the group III mGluR agonist L-AP4 ($50{\mu}M$) did not have any significant effects on amygdala synaptic transmission, suggesting that group I and/or II mGluRs are involved in the modulation by t-ACPD. The group I mGluR agonist DHPG ($100{\mu}M$) produced reversible inhibition as did t-ACPD. Unexpectedly, the group II mGluR agonist LCCG-1 ($10{\mu}M$) induced long-term as well as short-term depression. Thus, our data suggest that activation of group I or II mGluRs produces short-term, reversible depression of excitatory synaptic transmission at thalamic input synapses onto the lateral amygdala. Considering the long-term effect upon activation of group II mGluRs, lack of long-term effects upon activation of group I and II mGluRs may indicate a possible cross-talk among different groups of mGluRs.

• 한국정보처리학회논문지
• /
• 제3권5호
• /
• pp.1130-1137
• /
• 1996

신경 회로에는 반드시 어떤 의미의 피이드백이 존재한다. 신경 회로의 기본 적인 정보처리 능력을 연구하는 측면에서는 피이드백이 없는 계층형 회로의 동작 특성 및 제 성질에 대한 논의의 중요성에 의문의 여지는 없으나, 여기서는 다이내믹한 시스템 으로서의 신경회로망 모델의 본질에 보다 직접적으로 다가갈 목적으로 지연 시냅스를 가진 귀환형 신경 회로를 대상으로 그 다이나믹스를 이론적으로 해석한 결과를 기술 한다. 본 논문에서 제안한 신경회로망 모델의 상기 다이나믹스를 설명하기 위하여 통계적 해석법을 도입하였으며, 이러한 이론 해석의 결과를 컴퓨터 시뮬레이션과 비교하여 그 타당성을 입증하였다.

• Biomolecules & Therapeutics
• /
• 제14권2호
• /
• pp.75-82
• /
• 2006

Synaptic plasticity, which is a long lasting change in synaptic efficacy, underlies many neural processes like learning and memory. It has long been acknowledged that new protein synthesis is essential for both the expression of synaptic plasticity and memory formation and storage. Most of the research interests in this field have focused on the events regulating transcriptional activation of gene expression from the cell body and nucleus. Considering extremely differentiated structural feature of a neuron in CNS, a neuron should meet a formidable task to overcome spatial and temporal restraints to deliver newly synthesized proteins to specific activated synapses among thousands of others, which are sometimes several millimeters away from the cell body. Recent advances in synaptic neurobiology has found that almost all the machinery required for the new protein translation are localized inside or at least in the vicinity of postsynaptic compartments. These findings led to the hypothesis that dormant mRNAs are translationally activated locally at the activated synapse, which may enable rapid and delicate control of new protein synthesis at activated synapses. In this review, we will describe the mechanism of local translational control at activated synapses focusing on the role of cytoplasmic polyadenylation of dormant mRNAs.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
• /
• 제11권3호
• /
• pp.79-84
• /
• 2007

Because synaptic refinement of medial nucleus of trapezoid body (MNTB) - lateral superior olive (LSO) synapses is most active during the first postnatal week and the long term depression (LTD) has been suggested as one of its mechanisms, LTD of MNTB-LSO synapses was investigated in neonatal rat brain stem slices with the whole cell voltage clamp technique. In $Mg^{2+}$ free condition, tetanus (10 stimuli at 10 Hz for 2 min) in the current clamp mode induced a robust LTD of isolated D, L-APV-sensitive postsynaptic currents (PSCs) for more than 30 min ($n=6,\;2.4{\pm}0.4%$ of the control), while isolated CNQX-sensitive PSCs were not suppressed ($n=6,\;95.3{\pm}1.6%$). Tetanus also elicited similar LTD in the isolated GABAergic/glycinergic PSCs ($n=6,\;3.6{\pm}0.5%$) and mixed PSCs (GABAergic/glycinergic/glutamatergic) ($n=4,\;2.2{\pm}0.7%$). However, such a strong LTD was not observed in the mixed PSCs when 10 mM EGTA was added in the internal solution (n=10), indicating that postsynaptic $Ca^{2+}$ rise is needed for the strong LTD. This robust LTD might contribute to the active synaptic refinement occurring during the first postnatal week.