신경은 많은 수의 다양한 신경세포가 다발로 묶여 있는 기능적 단위로, 단일 신경에 포함된 신경세포 다발 구성원은 크기나, 전도속도, 수초, 수용기, 감각기, 신경전달물질등 거의 모든 면에서 다르다. 하지만 이러한 세포간 다양성이 신경계가 정상 작동하는데 필수적인지, 만약 그렇다면 그렇게 다양한 신경 세포들이 어떻게 조화롭게 조율/작동하고 동기화해서 필요한 신호를 다음 신경 세포에게 전달하는지 등 많은 부분이 아직 알려진 바가 없다.

3D reconstruction of neurons | 출처: ZEISS Microscopy 3D reconstruction of neurons,
ZEISS Microscopy

신경의 encoding 방법에 대한 유력한 답으로 Johannes Müller이 Labelled line model (1840), SinclairWeddell이 pattern theory (1955)을 제시했지만, 두 가지 가설로도 명확히 설명하기 어려운 상황들이 많이 존재한다. Ronald MelzackPatrick WallGate control theory (1965)가 그 둘 사이의 간극을 잘 메꾸는 듯 했지만, 아직 감각신경계의 유력한 encoding 기전으로 받아들이기엔 증거가 불충분하다.

이러한 신경 세포간 다양성과 다양한 신경세포들간의 팀웍이 감각신경계의 기능을 이해하는 핵심임을 전제로, 전기생리학, 분자생물학, 계산신경과학 등의 방법으로 감각신경의 encoding 과정을 밝히는 것이 본 연구실의 목표이다.

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Descartes-reflex
René Descartes, Treatise of Man, 1664.