흰쥐에서 체감각유발장전위의 기록부위별 특성과 경로분석

신현철,박용구,이배환,류재욱,조춘식,정상섭,Shin, Hyun Chul,Park, Yong Gou,Lee, Bae Hwan,Ryou, Jae Wook,Zhao, Chun Zhi,Chung, Sang Sup 대한신경외과학회 2001 Journal of Korean neurosurgical society Vol.30 No.7

Objective : Somatosensory evoked potentials(SSEPs) have been used widely both experimentally and clinically to monitor the function of central nervous system and peripheral nervous system. Studies of SSEPs have reported the various recording techniques and patterns of SSEP. The previous SSEP studies used scalp recording electrodes, showed mean vector potentials which included relatively constant brainstem potentials(far-field potentials) and unstable thalamocortical pathway potentials(near-field potentials). Even in invasive SSEP recording methods, thalamocortical potentials were variable according to the kinds, depths, and distance of two electrodes. So they were regarded improper method for monitoring of upper level of brainstem. The present study was conducted to investigate the characteristics of somatosensory evoked field potentials(SSEFPs) of the cerebral cortex that evoked by hindlimb stimulation using ball electrode and the pathways of SSEFP by recording the potentials simultaneously in the cortex, VPL nucleus of thalamus, and nucleus gracilis. Methods : In the first experiment, a specially designed recording electrode was inserted into the cerebral cortex perpendicular to the cortical surface in order to recording the constant cortical field potentials and SSEFPs mapped from different areas of somatosensory cortex were analyzed. In the second experiment, SSEPs were recorded in the ipsilateral nucleus gracilis, the contralateral ventroposterolateral thalamic nucleus(VPL), and the cerebral cortex along the conduction pathway of somatosensory information. Results : In the first experiment, we could constantly obtain the SSEFPs in cerebral cortex following the transcutaneous electrical stimulation of the hind limb, and it revealed that the first large positive and following negative waves were largest at the 2mm posterior and 2mm lateral to the bregma in the contralateral somatosensory cortex. The second experiment showed that the SSEPs were conducted by way of posterior column somatosensory pathway and thalamocortical pathway and that specific patterns of the SSEPs were recorded from the nucleus gracilis, VPL, and cerebral cortex. Conclusion : The specially designed recording electrode was found to be very useful in recording the localized SSEFPs and the transcutaneous electrical stimulation using ball electrode was effective in evoking SSEPs. The characteristic shapes, latencies, and conduction velocities of each potentials are expected to be used the fundamental data for the future study of brain functions, including the hydrocephalus model, middle cerebral artery ischemia model, and so forth.

수두증 흰쥐 모델에서 수두증 정도에 따른 체성 감각 유발 장전위의 변화

김동석,이광수,박용구,김세혁,최중언,이배환,류재욱,Kim, Dong-Seok,Lee, Kwang-Soo,Park, Yong-Goo,Kim, Se-Hyuk,Choi, Joong-Uhn,Lee, Bae-Hwan,Ryou, Jae-Wook,Zhao, Chun-Zhi 대한신경외과학회 2000 Journal of Korean neurosurgical society Vol.29 No.1

Objective : Somatosensory evoked potential(SSEP) has been known to be a good method for evaluating brain stem function, but it is not sufficient to check the fine changes of cortical functions. A fine change of cortical function can be expressed with somatosensory evoked cortical field potential(SSEFP) rather than general SSEP. To confirm the usefulness of SSEFP for evaluating the cortical function, the authors simultaneously measured SSEFP and the intracranial pressure-volume index(PVI) in kaolin-induced hydrocephalic rats. Method : Hydrocephalus was induced with injection of 0.1ml kaolin-suspended solution into the cisterna magna in 60 Sprague-Dawley rats. The authors measured PVI and SSEFP 1 week after injection of kaolin-suspended solution. To evaluate the severity of induced hydrocephalus, we measured the transverse diameter of the lateral ventricle on the coronal slice of the rat brain 0.40mm posterior to the bregma. Result : The typical wave form of SSEFP in control rats showed a negative-positive complex wave at early latency. In SSEFP of normal rats, N0 is 10.0 msec, N1 15.3 msec, P1 31.2 msec and N1-P1 amplitude $15.4{\mu}V$. As hydrocephalus progressed, the peak latency of N1 and P1 were delayed. In mild hydrocephalus, negative peak waves were split. The N1-P1 amplitude was decreased only in severe hydrocephalus. The changes of the characteristics of SSEFP according to the severity of hydrocephalus were well correlated with the changes of PVI. Shunting normalized the characteristics of SSEFP in relation to ventricular sizes and PVI in hydrocephalic rats. Conclusion : SSEFP may be useful for evaluating the impairment of cortical function in hydrocephalus.

추체로 및 추체외로 운동유발전위의 특성

류재욱,조춘식,이배환,박용구,정상섭 한국심리학회 한국심리학회지 생물 및 생리 Vol.11 No.1

운동유발전위(motor evoked potential;MEP)는 척수 및 운동신경계의 기능에 대한 임상 및 진단, 그리고 척수손상 연구 모형에서와 같은 동물을 이용한 실험적 연구에 많이 이용되고 있다. 그러나 이들 연구들간에는 자극대상, 즉 뇌용적이 작고 추체외로가 상대적으로 잘 발달한 쥐와 같은 설치류에서는 자극방법이나 자극위치에 따라서 MEP의 발생과 형태가 상이하며, 추체로운동유발전위(pyramidal motor evoked potential;PMEP)와 추체외로운동유발전위(extrapyramidal motor evoked potential;EPMEP)가 혼입되어 포착되는 것으로 생각된다. 이러한 문제점을 보완하기 위해서, 본 연구는 새로운 전극을 사용해서 쥐의 대뇌피질을 자극하여 발생시킨 PMEP와 망상핵을 자극하여 발생시킨 EPMEP의 특성을 관찰기록하여, PMEP와 EPMEP의 특성을 비교고찰하였다. 이를 위해 본 연구에서 사용한 새로운 전극은 대뇌피질에 직경이 약 1.4㎜인 원판을 접촉시켜서 이를 음전극으로 하고, 원판의 중심부에서 돌출된 0.2㎜의 두께와 1.5㎜ 길이의 절연된 심을 양전극으로 이용할 수 있게 제작되었다. 그리고 PMEP와 EPMEP는 제6경수위와 제9흉수위에서 기록하였다. 본 연구에서 새로운 자극전극을 이용하여 대뇌피질을 자극함으로써 전류의 전파를 국소화시킨 결과 비교적 일관적인 PMEP를 포착할 수 있었으며, PMEP와 EPMEP의 파형이 상이함을 보여주었다. Motor evoked potentials(MEPs) have been used widely both experimentally and clinically to study the function of the motor nervous system. However, the origins and the waveforms of MEPs in small animals like rats may be different from those of potentials evoked by intracortical microstimulation in carnivore like cats because of current spread. The patterns and characteristics of MEPs also could be affected by recording techinques and methods of stimulation. In the present study, we used a specially designed electrode to stimulate localized cortical area. The pointed tip of a special stimulating electrode was inserted into the cerebral cortex perpendicular to the cortical surface so that the round area gently contacted with the cortical surface. We investigated the characteristics of pyramidal motor evoked potentials (PMEPs) and extrapyramidal motor evoked potentials (EPMEPs) evoked by the electrical stimulation of the mortex cortex and the gigantocellular reticular nucleus. Using this technique, we could constantly obtain the PMEP and EPMEP. The results of the present study showed that the PMEP and the EPMEP were different in their latencies and waveforms.

고전적으로 조건화된 해마 신경다단위활동의 적핵 손상후 변화

류재욱,조선영,김현택 한국심리학회 한국심리학회지 생물 및 생리 Vol.7 No.1

토끼의 순막 고전적 조건화동인 해마에서 기록되는 신경다단위활동은 학습이 진행되는 동안 조건반응의 출현을 앞서서 예고해주는 식으로 변화해간다. 학습과 관련된 이러한 해마의 신경반응은 순막 고전적 조건화에 결정적인 뇌구조물로 알려져있는 소뇌 중간핵을 필요로 한다. 즉 소뇌 중간핵을 손상시키면 해마의 신경반응은 조건화되지 않으며 이미 조건화되었던 신경반응도 사라진다. 그러나 소뇌 중간핵은 학습과 연관된 신경가소성이 형성되는 신경구조물중의 하나인 까닭에, 소뇌 중간핵을 손상한 경우에는 소뇌의 신경가소성이 수립되지 않으므로, 해마에 미치는 영향이 어떤 신경적 경로를 통해 일어나는지 설명하기가 곤란하다. 본 연구에서는 소뇌 중간핵의 주요 원심성 구조물인 적핵을 손상한 후 해마에서 학습과 관련된 신경반응이 발달하는지를 살펴보았다. 적핵을 손상하면 행동적 조건반응은 나타나지 않지만 소뇌 중간핵의 조건화된 신경반응은 발달하므로, 학습은 이루어지지만 행동적 조건반응의 수행이 차단되는 경우라고 볼 수 있다. 조건화 이전에 우측 적핵을 전해질 손상시킨 토끼들은 좌측 순막조건화훈련(CS:550ms 소리자극, US:100ms 공기분사, ISI:450ms) 8회기에 이르기까지 거의 행동적 조건반응을 보이지 않았으며, 조건자극 제시 기간동안 해마의 신경다단위활동 증가 또한 보이지 않았다. 훈련을 우측으로 전이시키지 행동적 조건반응의 출현과 함께 해마에서 학습과 관련된 신경반응을 보였다. 좌측으로 훈련을 재전이 시킬 경우 우측전이시에 발달한 해마반응과 행동반응은 다시 사라졌다. 이러한 결과는 소뇌로부터의 학습정보가 적핵을 통해서 해마의 조건화된 신경반응의 발달에 영향을 미침을 시사하며, 소뇌와 해마의 기능을 모사하는 인공신경망 연구에 위계적 모형을 제공해준다. Sears et al. showed that learning-related multiple unit activity (MUA) developing in the hippocampus during the classical conditioning of nictitating membrane response depends on the intactness of the cerebellar interpositus nucleus, that was confirmed by our recent study. The cerebellar interpositus nucleus is known to be an essential neural structure for this conditioning, and a place representing time-amplitude neural model of the conditioned response(CR). Lesioning the interpositus nucleus, therefore, abolishes the learning itself and as a result, the hippocampal MUA can not develop. In case the red nucleus, the principal output pathway of the interpositus nucleus is lesioned, the learning-related MUA in the interpositus nucleus can be recorded, which is possibly interpreted as the learning is established but the performance of CR is blocked. The present study was conducted to determine if the learning-related MUA could be developed in the hippocampus after lesioning the red nucleus, the target of the interpositus nucleus. Experimental rabbits were given unilateral electrolytic lesions of the red nucleus before the conditioning sessions (CS: 550msec tone, US: 100msec air puff, ISI: 450msec). Experimenal rabbits showed less than 8% CRs by the end of the 8th session, whereas the control animals showed on the average more than 80% CRs by the 4th session (F[1,10]=187.84,p<0.01). The control group showed typical increase of hippocampal MUA in the process of learning, while the group with the red nucleus lesion did not showed the increases of hippocampal MUA in the CS period(F[1,10]=10.67,p<0.05). These results suggest that the learning-related input from the interpositus nucleus via the red nucleus may play a critical role for the normal MUA development in the hippocampus.

아포모르핀 투여가 고전적 순막 조건화의 소거와 해마의 다단위 활동, θ파에 미치는 효과

이두현,류재욱,김재일,김기석 한국심리학회 1995 한국심리학회지 생물 및 생리 Vol.3 No.1

암페타민의 투여가 해마에서 제1유형 θ파를 유발시켰다는 연구 결과는 해마의 θ파와 관련된 기능들이 카테콜라민성 통로에 의해 매개됨을 시사하였다. 이에 도파민성 통로에만 특정적으로 작용하는 아포모르핀이 해마 θ파를 유발시키는가를 보고자 본 연구를 실시하였다. 아울러 해마의 다단위활동, 고전적 순막 조건화의 소거에 미치는 효과도 살펴보았다. 토끼에게 고전적 지연조건화를 훈련시킨 후 소거절차를 시행하면서 미리 해마에 삽입한 미세전극을 통해 해마 뇌전도와 다단위활동을 기록하였다. 소거절차가 시작되기 직전에 한집단(아포모르핀집단)에서는 아포모르핀 0.5㎎/㎏을 피하 주사하였고, 다른 한집단(손상집단)에서는 조건화가 끝난 직후 미리 삽입한 손상용 전극을 통해 내측중격을 손상시키고 소거절차가 시작되기 직전에 역시 아포모르핀을 피하 주사하였다. 반면에 통제집단은 조건화가 끝난후 아무런 사전 조치 없이 소거절차를 시작하였다. 실험결과 아포모르핀집단은 통제집단이나 손상집단보다 더 높은 제1유형 θ파 비율을 보였다. 이는 아포모르핀이 암페타민처럼 제1유형 θ파를 유발함을 시사하였다. 그리고 통제집단의 경우 정상적인 소거가 일어난 반면 아포모르핀 집단이나 손상집단의 경우 소거 초기시점부터 약 20%의 조건반응률을 보였고, 이러한 조건반응률은 소거절차가 끝날때까지 계속되었다. 따라서, 내측중격의 손상 유무와 상관없이 아포모르핀은 조건반응의 소거보다는 인출을 방해하는 것으로 나타났다. 해마의 다단위활동의 경우 아포모르핀을 투여하면 내측중격의 손상 유무에 상관없이 통제집단보다 더 높은 반응률을 보였다. In this study, interactions among hippocampal θ rhythm, hippocampal MUA, and dopamine pathway that ascends to medial septum from brain stem reticular formation was investigated. First, rabbit's NMR were conditioned with delay conditioning procedure. In extinction session, the one group(apomorphine group) was treated with apomorphine(0.5㎎/㎏) which was known to be dopamine agonist. The other group(lesioned group) was lesioned medial septum after delay conditioning and was treated as the former group. The control group was extincted conditioned response without any other procedures. There were increses of type 1 θ rhythm only in apomorphine group, but a little conditioned response in contrast to any other group. This result suggest that the apomorphine brought about type 1 hippocampal θ rhythm and kept conditioned response from being retrieve rather than being extincted.

순막조건화에서의 소뇌 피질의 기능

김현택,류재욱,김기석 한국심리학회 2002 한국심리학회지 생물 및 생리 Vol.3 No.1

토끼 순막조건화에 관여하는 소뇌피질의 기능을 검토하고자 소뇌의 심부핵중 하나인 중간핵 그리고 소뇌피질 단소엽을 연구대상으로 선정하였다. 실험 1에서는 전통적 학습형태와 대조적 학습형태인 청각자극 무제시와 무조건자극의 배쌍이 조건반응을 일으키는지의 여부를 알아보았다. 이러한 배쌍에서도 토끼는 신속한 조건반응을 획득하였는데 이 결과는 소뇌피질의 학습형성기전에 대한 기존의 설명 즉 조건자극제시에 의한 태상섬유 활동 증가와 무조건자극제시에 의한 등상섬유 활동증가가 태상섬유활동을 전해 받는 과립세포의 축색인 평행섬유와 퍼킨지세포사이의 시냅스 변화를 일으켜서 조건반응을 나타나게 한다는 설명과는 부합되지 않는 것이다. 실험 2에서는 소뇌피질의 반응시간조절기능가설을 검증하기 위하여 조건자극의 기간을 전형적 조건화 지수의 2배인 800msec로 하였다. 그리하여 소뇌피질의 손상이 손상후 시행의 조건자극제시기간동안의 조건화된 순막반응에 어떤 변화를 초래하는지 관찰하기 용이하게 하였다. 피험동물은 손상후 조건반응에서 부분적 폐지만을 보였는데 이는 전반적인 조건반응진폭의 축소에서 기인한 것이 아니라 손상후 회기에서 조건반응 개시 시각의 큰 변산에서 기인한 결과임을 관찰하였다. 이것은 소뇌피질이 중간핵과 기능적 연관성을 가지며 조건반응출현의 시간조절역할을 한다는 가설을 지지해 주는 결과라 하겠다. The cerebellar lobule HVI was investigated in terms of plastic structure mediating the classical conditioning of the rabbit's nictitating membrane response(NMR). In experiment 1, animals were received tone stimulus(80㏈, 1㎑, sine wave, without white noise) continually during the intertrial interval(ITI). The tone stimulus was turned off during the CS period. This withdrawal of tone stimulus was adopted as CS^(-). Animals received the CS^(-) and corneal airpuff US parings in delay conditioning paradigm rapidly reached criterion like animals received CS-US pairings. Moreover, the electrolytic leisions of the interpositus nucleus selectively disrupted the CR aquired by CS^(-)-US pairings. The result suggests that this type of conditioning is mediated by the cerebellum as well and the cerebellum can associate the changes of stimuli itself. In addition, there was no transfer effect between CS^(-)-US and CS-US learning. The findings are discussed in terms of the convergence of the climbing and the mossy fibers on the Purkinje cells and the associative functions of the cerebellar neural network. In experiment 2, the long ISI was adopted(800msec CS duration, delay conditioning paradigm) in order to investigated the timing regulation function of the cerebellar cortex on motor learning. After the NMR conditioning(CS^(-)-US, group1 and CS-US, group2) reached the criterion, the cerebellar lobule HVI was electrolytically lesioned with four electrodes. The result showed that the CR was reduced about 50% in both groups and the effects were due to the disruption of timing regulation of the CR onset. Results indicated that the cerebellar lobule HVI is essential for the timing regulation of the CR onset. However, to understand the detailed neural mechanism of the conditioning of NMR, it was suggested that neural network approach including several structures resided in the cerebellum and in the brain stem(especially inferior olive) is more desirable than finding only one essential structure approach.

스트레스로 유발된 희쥐의 면역억제에 대한 날록손의 영향

김현택,양병환,김정목,김광일,류재욱,윤충한,김시현 大韓神經精神醫學會 1995 신경정신의학 Vol.34 No.3

Objects: The present study addressed the effects of stress upon an opiate-mediated immuno-suppression. Method: Male Sprag-Dawley rats were used as subjects. Home cage control group had no stress condition and Skinner box control group was immobilized without electric shock. Conflict group received psychological conflict stress with electric shock depending on the coping behaviour. Pretreatment groups had received naloxone intraperitioneally and 15minutes later, received psychological conflict stress. And the natural killer cell cytotoxicity(NKCC) against YAC-1 murine lymphoma cells, proliferation of rat splenic lymphocytes stimulated with mitogen such as concanavalin-A and plasma concentration of corticosterone were measured. Results: The results show that exposure to stress produces significant decline in NKCC and lymphocyte proliferation, which are reversed by opioid antagonist(naloxone) and increase in plasma concentration of corticosterone in all experimental groups. Conclusion: Opioid system may play a major role in the modulation of the stress-induced immunosuppression.