기저핵은 선조체, globus pallidus, 시상하핵, 흑색질 등으로 이루어진 피질 하부의 거대한 뇌영역이다. 기저핵 시스템은 감각, 운동 정보를 종합하여 적절한 수의운동을 선택하고 조절하는 역할을 하며, 보상 및 동기 행동에도 광범위한 기능을 수행한다. 파킨슨병에서는 기저핵의 많은 영역들이 손상을 받는 것으로 알려져 있다. 본 연구실의 연구목표는 패치클램프 레코딩을 중심으로 한 전기생리학, 이광자 현미경법, 초고해상도 이미징, 광유전학, 동물행동분석 등의 다차원적인 실험기법들을 이용하여 다양한 복잡성 수준에서 존재하는 기저핵 신경회로의 기능을 밝히고, 보상, 동기, 운동학습과의 인과관계를 밝히는 것이다. 또한, 파킨슨병 등의 퇴행성 뇌질환들에서 나타나는 다양한 뇌영역들의 구조적, 기능적 이상을 규명하고, 파킨슨병의 증상이 나타나기 전 존재하는 생리학적 지표들을 발굴하고자 한다.
Basal ganglia are a group of subcortical nuclei including the striatum, globus pallidus, and substantia nigra. The major function of this system is to integrate both sensory and motor information, eventually leading to motor coordination, action selection, and reward-related learning, most of which are severely impaired in Parkinson’s disease. Our long-term goal is to identify the essential modification of basal ganglia circuitry contributing to the development of neurodegenerative diseases. Taking advantage of multi-disciplinary approaches including whole-cell patch clamp, single-unit recording, two-photon laser microscopy, super-resolution imaging, optogenetics, and behavioral assays, we also aim to identify pre-symptomatic physiological markers for Parkinson’s disease.