내후각뇌피질 상층부와 하층부의 상호관계에 대한 생리학적 연구

Abstract

이제까지 내후각뇌피질의 상층부와 하층부가 해마의 입, 출력 역할을 하는 구조로만 여겨졌다. 그러나 내후각뇌피질의 하층부 뉴런은 상층부로 연합 투사(associational projections)를 보내며 수상돌기 역시 상층부까지 뻗어있다. 이것은 신피질(neocortex)의 입력 정보와 해마에서 만들어진 출력 정보의 상호작용이 내후각뇌피질에서 일어날 수 있는 가능성을 제시한다. 앞선 실험에서 하층부에서 상층부로의 연합 투사가 상층부 내의 다른 입력 투사들과 통합된다는 것을 상층부에서 장기 강화 (long-term potentiation)가 유도되는 것을 통해 보여주었다. 따라서 본 연구에서는 Paired-Pulse 테스트, 약물 투여 등을 통해 상층부 시냅스의 입력에 의해 활성화된 하층부 뉴런의 생리학적 반응을 확인하였다. 상층부에서부터 하층부로 recording전극을 이동시키면서 상층부 자극에 대한 반응을 보았을 때, 상층부에서는 negative field potential이 그리고 하층부에서는 positive field potential이 측정되었다. 이는 상층부에서는 내향전류(inward current)가, 하층부에서는 외향전류(outward current)가 흐른다는 것을 보여주는 것으로, 상층부 시냅스 입력이 수상돌기를 통해 세포 내로 들어와서 하층부에서 세포 밖으로 나간다는 것을 의미한다. 또한 Paired-Pulse 테스트 결과 상층부와 하층부 모두에서 첫 번째 자극에서 보다 두 번째 자극에서의 반응이 증가하는 것을 확인하였다. 이것은 모든 반응들이 단일시냅스(homosynaptic) 반응이며, 역방향(antidromic)의 스파이크가 아닌 시냅스 반응임을 증명해준다. 10μM의 CNQX를 상층부에 처리했을 때 상층부 자극에 의해 나타난 반응들은 모두 사라진 반면, 하층부 자극에 의한 반응들은 변화가 없었다. 이는 상층부 자극이 하층부까지 퍼져서 하층부에 있는 축색돌기가 활성되어 생긴 반응이 아님을 말해준다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, 하층부 뉴런들은 상층부로 투사되는 입력을 직접적으로 받으며, 이 입력은 생리적으로 측정될 정도로 유의 하다고 결론지을 수 있다.