모든 동물의 행동은 신경계의 조화로운 작동에 의해 조절된다. 행동 조절의 기전과 진화를 이해하기 위한 하나의 방편은 전체 신경계 연결의 총합 즉 커넥톰 정보를 얻어 분석하고 비교하는 것이다.

본 연구에서는 이를 위해 가장 단순한 신경계를 가지면서도 본질적인 신경계 기능을 잘 보존해서 가지고 있는 예쁜꼬마선충을 이용한 연구를 하고자 한다. 본 연구에서는 예쁜꼬마선충의 대안적 발생단계에서 보이는 신경계 발생의 가소성과, 발생 특이적 행동에 대한 진화적 기전에 대해 질문하고 이를 커넥톰과 지놈의 차원에서 규명하고자 한다.

먼저, 전자현미경 절편의 재구성을 통해 연구에서는 예쁜꼬마선충의 대안적 발생단계의 전체 커넥톰을 세계 최초로 완성하고자 한다. 전기적/화학적 시냅스에 대한 전체 네트워크를 완성하고 발생특이적 행동에 대한 기전을 모듈 차원에서 밝히려 한다.

두번째로, 이 전자현미경 분석 데이터를 가지고 기계학습을 통해, 선충 커넥톰을 분석을 자동화하는 소프트웨어를 개발하고자 한다. 전자현미경 분석 과정 - 구획화(segmentation)-추적(tracing)-시냅스 표기(annotation)까지 – 을 자동적으로 처리하는 파이프라인을 완성하고, 이를 전세계 꼬마선충 또는 커넥톰 연구자들에게 공유할 수 있도록 하여 추후 다양한 모델들의 커넥톰 분석을 용이하게 하고자 한다.

세번째로, 다양한 발생특이적 표현형을 나타내는 선충 종들을 새롭게 수집하고 그에 대한 전체 유전체 정보와 커넥톰을 밝히고자 한다. 다양한 선충종의 유전적, 신경계적 정보를 완성하고 비교하여 행동의 진화에 대한 기전을 커넥토믹스와 지노믹스의 관점에서 파악하려 한다.

마지막으로, 이러한 방법론적 관점을 다양한 기생성 선충들과, 신경계 관련 질병 모델에 적용시켜 신경계 발생 가소성과 진화에 대한 이해를 확장하고자 한다.