[Biography]

◆ 학력

1990: University of California, Irvine, 심리생물학과, 박사

1979 - 1985: 서울대학교 동물학과, 학사, 석사

◆ 경력

2013 - 현재: 한국과학기술원 생명과학과, 교수 1995 - 2012: 아주의대 의과학연구소, 조교수, 부교수, 교수 1994 - 1995: 미국 University of Arizona, 심리학과 연구조교수 1990 - 1995: 미국 University of Arizona, 심리학과 박사후 연구원

◆ 연락처 Tel: 042-350-2612 (Office) / 042-350-2652 (Lab) Fax: 042-350-2610 Email:mwjung@kaist.ac.kr https://sites.google.com/site/systemsneurolaboratory/

[연구분야]

◆ 의사결정 특정 행동을 왜 선택하는가, 즉 의사결정이 어떻게 이루어지는가를 이해하는 것은 뇌의 전반적인 기능을 이해하는 데 핵심적인 사항이다. 과거에는 뇌를 문제해결형 컴퓨터로 간주하여 주어진 감각 자극을 어떻게 처리하고 그에 상응하는 올바른 운동을 계산해 내는가, 즉 행동이‘어떻게’이루어지는 가에 대한 연구를 주로 수행한 왔다. 반면 특정 행동이 ‘왜’선택되는가에 대해서는 별 관심을 기울이지 않았으나, 약 10여년전부터 의사결정의 중요성이 인지되어 이에 대한 연구가 활발해지기 시작하였다. 현재 의사결정 과정에 대한 연구는 심리학, 경제학, 전산학등 인접학문에서도 활발히 연구되고 있으며, 이러한 학문적 흐름이 통합되어 신경경제학(neuroeconomics)이란 분야가 새로이 생성되었다. 신경경제학의 주요 관심사는 역동적인 환경에서 적절한 행동선택에 의해 개체의 이익을 극대화하는 뇌신경 메커니즘을 밝히는 것이다. 본 연구실에서는 영장류에 비해 뇌신경계가 상대적으로 단순하고, 병렬 신경신호 측정과 광유전학 기법 적용이 용이하며, 유전자 조작이 가능한 설치류 동물모델을 이용해 전두피질-기저핵 회로의 의사결정 메커니즘을 규명하는 연구를 수행하고 있다. 이를 위해 다양한 자유선택 과제를 수행중인 동물의 전두피질-기저핵 회로에서 앙상블 신경신호를 측정·분석하고, 광유전학적 방법으로 특정 신경회로를 자극하고 억제하며, 강화학습(reinforcement learning) 이론에 근거한 계산신경과학적 모델링을 수행하고 있다. 이를 통해 선택 가능한 행동에 대한 가치 표상, 이에 근거한 행동 선택, 그리고 선택 결과에 대한 가치의 재평가 과정이 뇌신경계에서 어떤 방식으로 이루어지는가를 규명해 나가고 있다.

◆ 사건 기억 우리의 일상적 삶에 있어 기억은 필수적인 항목이다. 우리는 기억을 통해 새로운 사실을 학습하고 또한 새로운 환경에 적응할 수 있다. 어릴 때부터 쌓아온 기억에 의해 우리의 인성과 세계관이 결정되며, 기억을 통해 우리의 경험지(經驗知)는 끊임없이 확장된다. 만약 새로운 기억의 형성이 지금부터 정지된다면 우리는 10년 후에도 몸만 늙을 뿐 지식체계는 현재와 동일할 것이다. 이러한 현상은 실제로 관찰되는데 잘 알려진 예가 간질 때문에 양측 내측 측두엽을 절제했으며, 수십년간 행동연구의 대상이 되었다가 최근 사망한 환자 H.M.의 경우이다. 기억의 뇌신경 메커니즘을 규명하는 것은 신경과학의 주요 과제중 하나이며, 이를 반영해 Science 지에서는 2005년 창간 125 주년 기념으로 과학계의 125개 주요과제를 골랐는데 이중 하나로 장기기억의 메커니즘 규명을 선정한 바 있다. 장기기억은 흔히 선언적 기억(declarative memory)과 절차적 기억(procedural memory)으로 분류되며, 선언적 기억은 다시 의미 기억(semantic memory)과 사건 기억(event memory)으로 분류된다. 한번 경험했던 사건을 기억하는 사건 기억의 형성에 있어서 해마가 필수적인 역할을 한다는 것을 이미 잘 알려져 있다. 그러나 치상- CA3-CA1-subiculum으로 이루어진 해마 신경망이 어떤 정보처리 과정을 통해 새로 경험한 사건들을 기억하는 가에 대해서는 별로 알려진 바가 없다. 본 연구실에서는 이를 규명하기 위해 다양한 학습과제를 수 행중인 쥐의 앙상블 신경신호를 측정·분석하고 있다. 또한 해마의 특정 회로만 선택적으로 변화된 유전자 조작 생쥐의 학습 행동 변화를 측정하고 앙상블 신경신호를 측정·분석하고 있다. 이를 통해 새로운 경험의 다양한 요소들이 어떻게 통합되어 특정한 사건으로 기억 되는가, 저장된 기억은 추후 어떻게 인출 되는가, 그리고 이 과정에서 해마 각 부위별로 어떤 정보처리 과정을 거치는가를 신경회로 수준에서 이해하는 것을 목표로 하고 있다.

◆ 시간 지각 우리의 삶은 근본적으로 시간과 공간에 제약을 받으며, 시간의 추이에 대한 지각은 거의 모든 척추동물에 공통적인 현상이다. 수초에서 수분 사이의 시간 지각(interval timing)은 대뇌피질-기저핵-시상 회로가 담당한다고 알려져 있는데, 이 회로는 작업기억, 주의, 의사결정 등 주요 고등인지 기능을 담당하는 것으로 알려져 있다. 여러 간접적 증거가 시사하는 바에 따르면 시간정보가 이들 인지과정들과 독립적으로 처리되는 것이 아니고 이들 과정들의 필수불가결한 일부분으로서 동시에 처리되는 것으로 보인다. 따라서 대뇌피질-기저핵-시상 회로에 시간 정보가 표상되는 기전을 규명하는 것은 주요 고등인지기능의 기전을 이해하는 것과 직결된다. 그러나 현재까지 시간 지각의 뇌신경 메커니즘에 대한 연구는 매우 적으며, 따라서 이에 대해 알려진 바가 그리 많지 않다.본 연구실에서는 시간변별 과제를 수행중인 쥐의 대뇌피질-기저핵-시상 회로의 앙상블 신경신호를 측정·분석하고, 특정 신경회로를 선택적으로 억제했을 때 시간 지각에 미치는 영향을 측정하여 시간 정보가 대뇌피질-기저핵-시상 회로에 표상되는 메커니즘을 밝히려는 노력을 하고 있다. [주요논문]

◆ 주요논문

1. Lee H, Ghim JW, Kim H, Lee D, Jung MW. (2012) Hippocampal neural correlates for values of experienced events. J. Neurosci. 32(43):15053-65.

2. Lee JW, Kim WR, Sun W, Jung MW. (2012) Disruption of dentate gyrus blocks effect of visual input on spatial firing of CA1 neurons. J. Neurosci. 32(38):12999-3003.

3. Lee D, Seo H, Jung MW. (2012) Neural basis of reinforcement learning and decision making. Ann. Rev. Neurosci. 35:287-308.

4. Sul JH, Jo S, Lee D, Jung MW. (2011) Role of rodent secondary motor cortex in value-based action selection. Nature Neurosci. 14(9):1202-8

5. Sul JH, Kim H, Huh N, Lee D, Jung MW. (2010) Distinct roles of rodent orbitofrontal and medial prefrontal cortex in decision making. Neuron. 66(3):449-60.