Since the 1960s’, it is reported that there is the lateralization of two anatomically homologous regions of the brain. Detailed understanding of these phenomena has yet to be discovered and only a few molecular targets have been proposed.
Using the chronic social defeat stress model, social preference was diversified into two groups: susceptible and resilient. Lateralization of activity was proved by the neural firing rate and fosb expression in the left medial prefrontal cortex (mPFC), which also showed a significant correlation with social preference. Optogenetic stimulation of excitatory neurons in the left mPFC preferentially increases sociability. Otherwise, firing rate increases in the right mPFC of mice doesn’t make any difference. Optogenetic inhibition of excitatory neuronal in the left mPFC firing makes resilient mice to socially avoidant, vice versa. When the right mPFC is removed by electrolytic lesions before administering stress, mice act as if they had not received stress. .
There are genes which change specifically in either the left or right mPFC, such as mef2c, drd1a and dopamine signaling pathway related molecules. MEF2C differentially lateralized in the brains of mice in the susceptible and resilient groups. Bioinformatics analysis showed that VEGF was an important upstream regulator. We observed that VEGF increases only in the right mPFC of the resilient group. VEGF infusion increases social preference only when infused into the right mPFC.
So far evidence has been gathered and connects how social defeat stress can make mice respond differently through lateralized working mechanisms. For the susceptible phenotype, dendritic length modification by MEF2C causes a decrease of neural firing, whereas for the susceptible group, right side VEGF secretion increases sociability. Whether right side VEGF acts on the left side by inhibiting the inhibition of neural firing or increasing neural firing remains to be found.
More cell type specific connection research needs to be studied to understand how two brains with the same regions can work together and influence each other to give rise to behavior. Fundamentally, more attention should be placed on how epigenetic mechanisms can cause a single cell to develop in the same way but gives to a differently working brain.
우울증을 겪는 환자의 뇌영상 연구에서 밝혀진 결과들에 의하면 왼쪽 내측 전전두엽의 크기나 활성도가 전반적인 환자의 우울상태를 통계적으로 유의하게 잘 반영하고 있다는 결과들이 반복적으로 기술 되어왔다. 하지만 명확한 동물 실험 모델의 부족으로 그 현상을 설명할 수 있는 기전 연구나 분자 타겟에 대한 연구가 시행되기 어려웠다. 수년 전부터 정립된 만성 사회적 스트레스 모델이 우울증 모델로써 가장 중요한 양상인 무욕 상태를 잘 반영할 뿐 아니라 자체 내에 스트레스 저항군과 미감군으로 나뉘어 지기 때문에 정동 장애의 취약성을 이해하기에 좋은 모델로 인정받고 있다. 본 연구에서는 만성 사회적 스트레스 모델을 이용하여 스트레스가 뇌에 인코딩 되어 감정을 조절하게 되는 기전에서, 내측 전전두엽의 외측화 현상이 중요한 역할을 할 것이라는 가정하에 실험을 진행하였다.
전기적 내측 전전두엽을 제거할 때 오른쪽을 없앤 경우는, 스트레스를 받더라도 생쥐가 스트레스를 인지하지 못하며, 전기적 자극을 통하여는 쥐를 보는 것 만으로도 스트레스를 받는 다는 것을 밝혔다. 반면, 왼쪽 내측 전전두엽은 스트레스를 받아들이는 과정에서 오른쪽과 같은 차이를 보여주지는 못했다. 실제 뇌에서 스트레스의 습득과정에서 일어나는 생리적 현상을 측정하기 위하여 살아있는 생쥐의 뇌에서 신경 발화 정도를 정량한 결과, 좌측은 민감군의 경우 발화 정도가 현저히 떨어져 있으며 특히 스트레스 후 사회적 접근도와 좌측 내측 전전두엽의 발화 정도가 정확한 상관관계를 나타내는 것으로 관찰 되었다. 이는 스트레스의 습득에는 오른쪽이 관여하나 스트레스 습득 후 우울증상을 나타내는 데는 왼쪽 흥분성 신경세포의 발화 정도가 결정적인 역할을 한다고 가정해 볼 수 있다.
왼쪽 내측 전전두엽의 흥분성 신경의 발화 정도가 사회성의 발현을 조절하는 지를 증명하기 위하여 광유전학적 조작을 통하여 사회적 철퇴를 보이는 민감군 쥐에서 좌측을 흥분시킨 경우 사회성이 회복 되었으며, 좌측의 발화를 막은 경우는 스트레스 저항군이 극심한 사회적 ㅊㅕㄹ퇴를 보이는 것을 증명하였다. 흥미로운 것은 이미 스트레스를 받은 쥐에서는 표현형의 변화가 오른쪽을 조절했을 때는 관찰되지 않는다는 것이다. 이러한 결과들을 종합하여보면 오른쪽은 스트레스에 대한 기억이 왼쪽은 그것의 표현형이 기록된다는 결론을 도출 할 수 있다.
이 연구는 스트레스가 뇌에 인코딩되어 감정을 조절하는 기전을 밝힌 연구로써 지금까지의 우울증 이해에 대한 지경을 넓혔으며, 우울증 재발 방지와 치료에 대한 새로운 해석과 대안을 제시할 수 있을 것으로 생각된다.
