본문내용
1. 인간과 두뇌의 신비
1.1. 뉴로바이올로지(Neurobiology)의 기초 분야
신경 세포의 성장, 분화 및 사멸 등 신경 세포의 특수성을 이해하기 위한 연구분야로, 신경 세포의 발생 및 회로 발생 기전, 시냅스 구조/기능 조절, 신경 세포의 유전체학적 조절 기전, 학습 등 고등 뇌기능의 신경 회로를 탐색한다. 신경세포막의 말초 및 중심부의 흥분과 억제에서 나타나는 이온 전달 기작에 대한 발견으로 1963년 노벨 생리의학상을 수상한 연구자들이 있다. 또한 장소 세포와 격자 세포의 발견으로 뇌가 어떻게 주변 공간의 지도를 만들고 복잡한 환경에서 길을 찾는지에 대한 이해를 증진시켰다. 이처럼 신경생물학 중 가장 연구가 활발한 분야이며, 신경 발생, 시냅스, 신경전달물질의 구조와 기능, 전기생리학적 특성, 신경 가소성 등에 대해 연구하고 있다. 이를 바탕으로 행동과 학습, 기억을 이해하는 것이 분자 및 세포 신경생물학의 궁극적인 목표이다.
1.2. 뇌신경공학(Neuroscience Engineering)
뇌신경공학은 정상적 또는 병리적 상황에서의 뇌의 구조와 기능을 분석하여 뇌 질환의 진단 및 치료법 개발에 주력한다. 정상적인 뇌 발달과정에서의 기능적 이상으로 유발되는 신경질환의 모델을 구축하고, 이를 바탕으로 다양한 생명공학 기술을 접목하여 인간의 기능 및 삶의 질 향상을 위한 연구가 진행되고 있다.
구체적으로 뇌 이미징, 신경 인터페이스, 인공신경칩, 신경정보학 및 컴퓨터 모델링, 신경 정보처리, 신경 조직공학, 인지공학, 바이오로보틱스 등 다양한 분야와 융합된 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이를 통해 뇌 발달과정에서의 기능적 이상으로 유발되는 신경질환의 근본적인 메커니즘을 밝혀내고, 진단 및 치료를 위한 새로운 전략을 개발하고자 한다.
예를 들어, 브레인 이미징 기술은 뇌 활동을 실시간으로 모니터링할 수 있어 뇌 질환을 조기 진단하고 치료 반응을 평가하는 데 활용된다. 또한 신경 인터페이스는 신경세포의 전기적 신호를 감지하여 인공 기기와 연결함으로써 장애인의 삶의 질을 높이는 데 기여할 수 있다. 신경 정보처리 기술은 뇌의 정보처리 메커니즘을 모방하여 인공지능 시스템을 개발하는 데 활용되며, 신경 조직공학은 손상된 신경조직을 재생시키는 데 활용될 수 있다.
이처럼 뇌신경공학은 신경과학, 의공학, 전기공학, 컴퓨터공학, 생명공학 등 다학제적인 융합 분야로, 뇌의 구조와 기능에 대한 이해를 바탕으로 다양한 기술을 개발하고 이를 인간 삶의 질 향상을 위해 활용하고자 한다.
1.3. 분자 및 세포 신경생물학
신경세포의 성장, 분화 및 사멸 등 신경세포의 특수성을 이해하기 위한 연구분야로, 신경세포의 발생 및 회로 발생 기전, 시냅스 구조/기능 조절, 신경세포의 유전체학적 조절 기전, 학습 등 고등 뇌기능의 신경회로를 탐색한다. 신경세포막의 말초 및 중심부의 흥분과 억제에서 나타나는 이온 전달 기작에 대한 발견이 주요 연구 성과이다. 신경 세포가 모여 신경 회로를 형성하고, 기능에 따라 하나의 신경 시스템을 구성한다. 예를 들어 시각에 관여하는 신경 세포는 순차적인 회로와 복잡한 경로를 통해 시각 정보를 담당하는 뇌 구조로 전달한다. 신경 세포가 모여 신경 회로를 형성하고, 기능에 따라 하나의 신경 시스템을 구성하므로, 신경회로와 영역 간 상호작용을 연구하는 분야인 시스템 신경과학이 중요한 연구 분야이다. 분자세포생물학은 세포의 구조를 기반으로, 분자 수준에서의 생명 현상을 이해하고 그것이 우리가 눈으로 보는 생명 현상과 어떻게 연결되는지를 규명한다. 분자 및 세포 신경생물학은 세포 분자 생물학적 수준에서 신경 기능을 이해하고자 하는 연구 분야로, 신경 발생, 시냅스, 신경전달물질의 구조와 기능, 전기생리학적 특성, 신경 가소성 등에 대해 연구한다. 이를 바탕으로 행동과 학습과 기억을 이해하는 것이 분자 ...
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