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학위논문 상세정보

다채널 전극을 이용한 초음파 자극 시 쥐 해마 신경세포의 활동 변화 원문보기

  • 저자

    한희석

  • 학위수여기관

    경희대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    생체의공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    42p.

  • 키워드

    다채널 전극 초음파 자극 쥐 해마 초음파 자극;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13536743&outLink=K  

  • 초록

    경두개 초음파 자극술 (Transcranial Ultrasound Stimulation)은 머리의 외부에 위치한 트랜스듀서에서 발생되는 초음파를 머리에 투과시켜, 이 후 유도되는 초음파의 열 효과와 물리적 효과를 이용하여 뇌의 특정부위를 자극하는 비침습적이고 비경련적인 치료방법 중 하나이다. 이 기술은 최근 우울증 치료에 효과가 있다고 밝혀졌으며 간질의 진단과 치료에도 사용되고 있다. 하지만 이러한 TUS를 진행함에 있어서 아직 초음파 자극에 의한 뇌 자극에 대한 명확한 기전 연구가 진행되고 있지 않다. 최근에는 이러한 초음파 자극에 의한 뇌 자극의 기전을 규명하고자 소동물/신경 조직/신경 세포에 초음파 자극을 가하여 소동물/신경 조직/신경 세포의 반응 양상을 관찰 하고 기전 규명을 하고자 노력하고 있다. 하지만, 기존의 연구는 신경 조직과 소동물 단계에서는 다양한 연구가 진행되고 있지만, 신경 세포 단계에서 초음파 자극을 통한 연구는 진행이 되고 있지 않으며, 이는 신경 세포의 배양 기술 및 신경 세포의 신경 네트워크에 의한 분석 방법이 어렵기 때문에 연구가 전무하다. 그래서 본 논문에서는 신경 세포의 배양을 통해 신경 세포의 신경 네트워크에 대한 변화를 알아보기 확인하기 위하여 세포 배양 7일차와 14일차에서의 실험을 통하여 각각의 신경 세포 조건 하에서 초음파 자극에 대한 반응을 확인 하였으며, 초음파 자극 강도에 따른 신경 세포의 흥분성의 증가 양상을 확인 할 수 있었다. 초음파 자극 강도가 일정 수준의 강도를 가지고 있을 때 신경 세포의 활동 전위 크기 및 발생 빈도가 증가하는 것을 확인 하였다. 이를 통하여 향후 사람의 뇌에 초음파 자극을 가하여 뇌 질환을 치료하는 경두개 초음파 자극술의 기초 연구 자료로 활용될 것으로 기대 되어진다.


    Recently, ultrasound brain stimulation (US) is getting a major attention because of its focusing ability with less side effects. Although brain stimulation techniques such as Deep Brain Stimulation (DBS), Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) and Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) have been clinically approved and known to be effective on some neurological diseases, their lack of focusing abilities and side effects are known due to direct current or magnetic stimulation. So far, investigations on US on the brain have been carried out on three different levels: namely, small animal brains, human brains, and tissues respectively. However, to understand the fundamental principle of the ultrasound induced neuromodulation, it is essential to investigate its influence on the cell and tissues levels of the brain. So far there have been no studies at the cell level as far as we know, although it is critical for investigations of the basic mechanisms of US. In this study, as an initial attempt to investigate the mechanism of ultrasound induced neuromodulation, we studied the changes of neural activities via US on the primary cultured hippocampal neurons of rats using MEAs. From our results, we observed changes of action potentials in the cultured hippocampal cells due to US. In most channels of MEA, neural activities were increased via US and in most channels neural activity deceased after US. Our results support the effect of US on the small animal and human brains. Based on our results, further investigation on the principle mechanisms of US should be possible and serve as the basis for low-intensity and low-frequency transcranial ultrasound stimulation at the brain level of small animals and humans.


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