연구 · 감정신경과학 연구실

연구 목표

뇌가 부정적 신호를 어떻게 적응적 반응으로 바꾸는지 이해합니다.

외수용감각 · Exteroception부정적 감각·사회적 자극외부 세계의 통증, 위협, 사회적 스트레스자세히 보기
내수용감각 · Interoception체내 항상성 붕괴갈증과 같은 몸 안의 신호자세히 보기
뉴런 + 성상세포뉴런–교세포 상호작용성상세포가 이 신호에 반응하는 회로를 조절하는 방식자세히 보기

Schematic: exteroceptive inputs (visual threat, social cues, touch and pain via the spinal cord) and interoceptive inputs (fluid balance and blood) converge on the mouse brain, where neurons and astrocytes interact, producing behavioral, autonomic and hormonal responses. — 외부 세계의 부정적 신호(외수용감각)와 몸 안의 항상성 붕괴 신호(내수용감각)는 뉴런과 성상세포가 상호작용하는 뇌 회로로 모여 행동·자율신경·호르몬 반응을 일으킵니다.
그림: ChatGPT(OpenAI)로 제작.

01 · 외수용감각 · Exteroception

부정적 감각·사회적 자극

통증과 부정적 체성감각

유해 자극과 부정적 체성 자극이 말초 감각뉴런에서 어떻게 감지되고, 후근신경절(dorsal root ganglion)과 척수를 거쳐 상위 뇌 영역으로 전달되는지 연구합니다.

특히 감각뉴런의 흥분성을 조절하는 분자 기전과, 기계적 감각·통증·병적 과민성을 처리하는 신경회로에 초점을 둡니다.

생쥐 척수 후각(spinal cord dorsal horn)의 미세아교세포(초록) 형광 사진 — 척수 후각(spinal cord dorsal horn)의 미세아교세포(microglia, 초록)

부정적 시각·사회적 자극

또한 위협적인 시각 단서와 사회적 스트레스 같은 부정적인 사회적 경험이 특정 신경회로에서 어떻게 표상되고 방어적·적응적 반응으로 바뀌는지 연구합니다.

유전적으로 정의된 뉴런 집단을 조작하고 그 활성을 관찰하여, 감각 정보가 정서 상태, 사회적 행동, 행동 선택에 어떤 영향을 주는지 이해하고자 합니다.

다섯 가지 실험 공간에서 다가오는 그림자, 큰 소리, 발 전기충격, 포식자 냄새, 공격적인 침입자에 노출된 생쥐 그림 — 부정적 자극의 예: 다가오는 그림자(시각적 위협), 큰 소리, 발 전기충격, 포식자 냄새, 사회적 위협

대표 논문

Yang SY, Yun T, Lee Y, … Kim YS*, Park J-Y*, Lee H* (2026). TWIK-1 plays distinct roles in spinal and peripheral sensory circuits controlling mechanical sensitivity and neuropathic hypersensitivity. Signal Transduct Target Ther 11, 248.
Seo K, Won S, Lee H-Y, … Choi S-Y*, Lee H* (2024). Astrocytic inhibition of lateral septal neurons promotes diverse stress responses. Nat Commun 15, 10091.
Lee JS, Han JS, Lee K, Bang J, Lee H (2016). The peripheral and central mechanisms underlying itch. BMB Rep 49, 474–487.
Lee H, Kim D-W, Remedios R, … Anderson DJ (2014). Scalable control of mounting and attack by Esr1+ neurons in the ventromedial hypothalamus. Nature 509, 627–632.
Cavanaugh DJ†, Lee H†, Lo L†, Shields SD†, … Anderson DJ (2009). Distinct subsets of unmyelinated primary sensory fibers mediate behavioral responses to noxious thermal and mechanical stimuli. PNAS 106, 9075–9080.

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02 · 내수용감각 · Interoception

체내 항상성 붕괴

신경계는 몸의 생리 상태를 끊임없이 감시하며, 항상성이 무너지면 균형을 되찾기 위해 신경·내분비·자율신경·행동 반응을 조화롭게 만들어 냅니다.

우리는 항상성 불균형 신호가 신경회로에서 어떻게 감지·표상되고, 이 표상이 어떻게 균형을 회복하는 생리·행동 반응을 이끄는지 연구합니다.

갈증: 체액 항상성 붕괴의 신호

갈증을 모델로, 체액 균형의 상실이 신경계에서 어떻게 감지되어 갈증과 음수 행동 같은 보상 반응으로 이어지는지 연구합니다.

이 체계는 체내 생리 신호가 어떻게 감지·통합되어 행동으로 바뀌는지 탐구하는 강력한 틀을 제공합니다.

물을 마시는 생쥐의 미니스코프 칼슘 이미징 모식도와 렌즈 아래 뇌궁하기관(SFO)의 GCaMP8s 발현 뉴런 및 미니스코프 시야 — 뇌궁하기관(subfornical organ) 뉴런의 미니스코프 기록

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03 · 뉴런 + 성상세포

뉴런–교세포 상호작용

뉴런 중심 모델을 넘어선 신경회로 기능의 이해

신경회로는 뉴런과 교세포(glia)로 이루어져 있습니다. 우리는 두 세포가 어떻게 상호작용하여 신경 활성, 생리 반응, 행동을 만들어 내는지 연구합니다.

교세포를 수동적인 지지세포로 보는 대신, 성상세포(astrocyte)가 주변 환경의 변화를 감지하고 인접 뉴런과 소통하며 회로의 동역학에 영향을 주는 방식을 연구합니다.

뉴런과 교세포 사이의 신호 교환은 정상적인 뇌 기능을 넘어서도 중요한 의미를 가질 수 있습니다. 신경 활성이 교세포 계열에서 발생하는 뇌종양인 신경교종(glioma)의 진행을 촉진할 수 있다는 근거가 늘어나면서, 신경과학과 종양학이 만나는 새로운 질문들이 열리고 있습니다.

스트레스 관련 회로의 성상세포

우리는 외측중격(lateral septum)의 성상세포가 부정적 감각·사회적 자극에 반응하고, 생리적·행동적 스트레스 반응에 관여하는 인접 신경회로를 조절함을 밝혔습니다.

이 연구를 확장하여 뉴런–교세포 상호작용이 외수용감각과 내수용감각 처리에 각각 어떻게 기여하는지 밝히고자 합니다.

Fluorescence image of star-shaped astrocytes (green) in the mouse lateral septum — 외측중격(lateral septum)의 성상세포

외측중격의 NeuN 양성(파랑) 세포에서 성상세포에 의해 유도된 c-Fos(초록)를 보여 주는 형광 사진. 화살표로 표시 — NeuN(파랑) 양성 세포에서 성상세포에 의해 유도된 c-Fos(초록) (화살표)

대표 논문

Seo K, Won S, Lee H-Y, … Choi S-Y*, Lee H* (2024). Astrocytic inhibition of lateral septal neurons promotes diverse stress responses. Nat Commun 15, 10091.
Hwang SN, Lee JS, Seo K, Lee H (2021). Astrocytic regulation of neural circuits underlying behaviors. Cells 10, 296.
Bang J, Kim HY, Lee H (2016). Optogenetic and chemogenetic approaches for studying astrocytes and gliotransmitters. Exp Neurobiol 25, 205–221.

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