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토끼의 고전적 순막 조건화 중에 가한 내측 중격의 전기자극이 조건화 및 해마 치상회의 유발전위에 미치는 효과

The effects of electrical stimulation of medial septum on acquisition and evoked potential of the hippocampal dentate gyrus during classical conditioning of nictitating membrane response

한국심리학회지: 인지 및 생물 / The Korean Journal of Cognitive and Biological Psychology, (P)1226-9654; (E)2733-466X
1998, v.10 no.1, pp.31-43
민선식 (고려대학교 심리학과)
이민수 (고려대학교 심리학과)
이두현 (University of Texas Medical Branch at Galveston)
김현택 (고려대학교 심리학과)
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초록

해마에서 관찰되는 장기상승작용(long-term potentiation:LTP)현상은 학습과 기억의 유력한 세포적 기전으로 제안되고 있다. 하지만 현재까지 LTP와 학습의 관계를 직접 조사한 연구는 소수에 불과하고 그 결과도 일치되지 않고 있다. 이에 본 연구는 토끼의 순막조건화를 이용하여 LTP현상과 조건화의 관계를 조사하였다. 본 실험은 1) 순막조건화에 의해서 해마 LTP가 유도되는지, 2) 해마에 입력하는 내측중격(medial septum:MS)를 자극하는 것이 조건화와 해마(hippocampus)의 LTP 유도에 어떤 영향을 미치는지를 조사하였다. 이를 위해서 흔적조건화를 사용하였으며 해마의 또 다른 입력구조물인 관통로(perforant path:PP)에 검사자극을 가하여 해마 치상회(dentate gyrus)에서 LTP 발생 여부를 측정하였다. 동물들을 CS-US 배쌍집단, MS자극을 받는 CS-US 배쌍 집단, CS-US 비배쌍 집단 그리고 관통로의 검사자극이 없는 CS-US 배쌍 집단에 무선배정 하였다. 실험결과, 배쌍집단에서는 LTP가 유도되었으나 비배쌍 집단에서는 LTP가 유도되지 않았다. MS를 자극한 집단은 그렇지 않은 집단에 비해 조건화의 촉진이 나타났다. 하지만 관통로에 가한 검사자극에 대한 해마치상회의 반응성에서는 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과는 관통로를 통해 입력된 학습관련 정보들이 해마의 LTP를 유도할 가능성을 나타내고 있으며, LTP가 학습의 신경적 기전의 하나임을 시사하고 있다. 한편, 순막조건화 동안 내측중격을 통해 해마로 들어오는 정보는 조건화에 조절적 역할을 할 가능성을 나타내고 있으며, 이 기전은 후내피질(entorhinal cortex)에서 관통로를 통해 해마로 들어오는 학습관련 정보의 처리에 관한 세포적 기전과는 독립적임을 시사한다.

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Abstract

Long-term potentiation (LTP) of hippocampal synapses has been suggested to be a cellular mechanism for the learning and memory. However, few studies have reported a relationship between LTP and the behavioral index and the results have often been inconsistent with each other. The present study was conducted to see: 1) if LTP develops in the hippocampal dentate gyrus during classical conditioning of rabbit's nictitating membrane response (NMR) and 2) if stimulation of the medial septum, which is known to be an afferent structure, affects the induction of the LTP and the classical conditioning. Animals were pseudorandomlyassigned to one of four following experimental conditions: 1) CS(conditioned stimulus)-US(unconditioned stimulus), 2) CS-US with the electrical stimulation of medial septum, 3) unpaired presentation of CS and US 4) CS-US without test pulse to the perforant path. The results revealed that the three paired groups showed the robust acquisition compared with the unpaired group. The amplitude of evoked potential at hippocampal dentate gyrus to the test pulse of the perforant path during the acquisition was significantly increased in two paired groups with the test pulse, but not in the unpaired group. The electrical stimulation of the medial septum facilitated the behavioral acquisition without a change in evoked potential of dentate gyrus. The results of this study suggest that learning-related information from the enthorhinal cortex carried via perforant path induces LTP at hippocampus, and information to hippocampus carried via the medial septum modulates acquisition in conditioning of NMR, which can be independent of the induction mechanism of LTP.

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