• 한국과학교육학회지
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• 제29권8호
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• pp.990-1010
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• 2009

이 연구에서는 뇌기반 진화적 교육 원리를 도출하기 위하여, 인간 뇌의 구조적 기능적 특징, 개체간과 개체내에서 일어나는 생물학적 진화, 뇌내에서 일어나는 진화적 과정, 과학 자체와 개별 과학자의 과학적 활동에 내재된 진화적 속성에 관한 연구물을 리뷰하였다. 이렇게 하여 도출된 인간 뇌의 주요 특징과 생성-선택-파지를 핵심 요소로 하는 보편 다윈주의 혹은 보편 선택주의를 토대로, 뇌기반 진화적 과학 교수 학습 모형을 개발하였다. 이 모형은 세 가지 요소와 세 가지 단계 및 평가로 이루어진다. 세 가지 요소는 정의적, 행동적, 인지적 요소이고, 각 요소를 구성하는 세 단계는 다양화 $\rightarrow$ 비교 선택 $\rightarrow$ 확장 적용(ABC-DEF; Affective, Behavioral, Cognitive components - Diversifying$\rightarrow$Emulating, Estimating, Evaluating $\rightarrow$ Furthering steps)이다. 이 모형에서 정의적 요소 (A)는 인간 뇌에서 감성을 관장하는 대뇌변연계에 토대를 두고 자연 사물과 현상에 대한 학습자의 흥미 호기심과 관련된다. 행동적 요소(B)는 시각 정보를 처리하는 후두엽, 언어 정보의 이해.생성과 관련된 측두엽, 감각운동 정보를 처리하는 감각운동령을 수반하고 과학적 활동의 직접 해보기와 관련된다. 인지적 요소(C)는 사고, 계획, 판단, 문제해결과 관련된 전두엽합령에 토대를 둔다. 이 모형은 이러한 측면에서 '뇌기반(brain-based)'이다. 이 모형의 세 가지 각 요소를 구성하는 세 단계에서, 다양화 단계(D)는 각 요소에서 다양한 변이체를 생성하는 과정이고, 가치나 유용성에 비추어 비교.선택하는 단계(E)는 변이체들 중 유용하거나 가치 있는 것을 검증하여 선택하는 과정이며, 확장.적용 단계(F)는 선택된 것을 유사한 상황으로 확장하거나 적용하는 단계이다. 이 모형은 이러한 측면에서 '진화적(evolutionary)'이다. ABC 세 요소에 대해, 과학적 활동에서 감성적 요인이 출발점으로 갖는 중요성과 뇌에서 사고 기능과 관련되는 신피질에 비해 감성을 관장하는 대뇌변연계의 우세한 역할을 반영하여 DARWIN (Driving Affective Realm for Whole Intellectual Network) 접근법을 강조한다. 이 모형은 학교 현장에서 다루는 과학 주제와 학생의 특징에 따라 다양한 형태와 수준으로 융통성 있게 실행될 수 있다.

• 대한약리학회지
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• 제28권2호
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• pp.115-128
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• 1992

Two-way shuttle box에서 active conditioned response (ACR)을 10일간 매일 30회 부하하여 10회 이상 반응한 웅성 Wistar 백서를 이용하여, 경련성 전기충격 (ECS: 50 mA, 100 Hz, 1.5 sec)에 의한 ACR-유지의 변동에 미치는 CDP-choline (250 mg/kg/day/CC), aminoguanidine (100 mg/kg/day: AG), ${\alpha}-difluoromethylornithine$ (250 mg/kg/day, DO), 및 spermine (10/mg/kg/day: SM) 각각의 10일간 복강내-주사의 영향을 검토하였다. 그 결과, 10일간 획득된 ACR은 그 다음 10일후에 더욱 증가되었으며, 이는 일일 간격의 5회 ECS (5-ECS) 또는 ACR-유지검사 3시간전 일회 ECS (ECS-3h)로 현저히 억제되나, ACR-유지검사 24시간전의 일회 ECS (ECS-24h)로는 별 영향을 받지 않았다. 아울러, ACR의 자연증가현상은 CC와 SM에 의하여 현저히 저하되었으나 AG와 DFMO에 의하여는 영향을 받지 않았다. 5-ECS에 의한 ACR-유지저해는 AG, SM, 및 CC에 의하여 유의하게 되었으며 DFMO에 의하여는 영향을 받지 않았다. ECS-3h 후의 ACR-유지저해는 SM와 AG에 의하여 다소 더 악화되었고 CC와 DFMO에 의하여는 별 영향을 받지 않았는데, 정상 백서에 비하여 큰 차를 보이지 않은 ECS-24h 후의 ACR은 CC, SM, DO, 및 AG에 의하여도 영향을 받지 않았다. 한편, ECS-3h와 ECS-24는 백서-대뇌 시상하부(HT), 해마(HC), 및 내후피질(EC)의 acetylcholine (ACh) 함량에 별 영향을 미치지 않았으나, $5{\times}ECS$는 다소 증가시켰으며 특히 EC의 ACh증가는 유의하였다. 아울러 CC과 SM도 대뇌-ACh 함량을 유의하게 증가시켰으나, DO와 AG는 별 영향을 미치지 않았다. ECS-3h와 ECS-24h는 대뇌 HT, HC, 및 EC의 polyamine 함량에 영향을 미치지 않았으나, $5{\times}ECS$는 HT와 HC의 putrescine (Pt) 함량과 HC의 spermine (Sm) 함량을 각각 유의하게 감소시켰다. CC는 PT함량에 영향을 미치지 않았으나 spermidine (Sd)와 Sm 함량은 현저히 증가시켰다. 그러나 이같은 CC의 작용을 ECS-3 시간후와 24시간후에는 전혀 볼 수 없었을 뿐 아니라, ECS-3 시간후의 HC의 Sd 함량은 정상치보다 유의한 감소로 역전되었다. 또한 CC는 $5{\times}ECS$에 의한 Pt와 Sm 함량-감소를 유의하게 억제하였다. SM은 전 부위의 Sd 함량과 EC의 Sm 함량을 유의하게 증가시켰고, 이같은 증가가 ECS-3 시간후에 더욱 상승되었으며, 이때 HC와 EC의 Pt함량도 유의하게 증가되었다. 또한 SM은 $5{\times}ECS$에 의해 Pt와 Sm 함량-감소를 유의하게 억제하였다. 그러나 DO는 HC의 Sd와 모든 부위의 Sm 함량을 유의하게 감소시켰고 또한 Pt와 Sm에 대한 $5{\times}ECS$의 감소작용을 더 상승시켰다. AG는 모든 부위의 Pt 함량을 현저히 증가시켰을 뿐 아니라 HT의 Sd와 모든 부위의 Sm도 유의하게 증가시켰고, $5{\times}ECS$에 의한 Pt와 Sm 함량-감소를 유의하게 억제하였다. 이상의 성적은 $5{\times}ECS$로 나타나는 ACR의 유지-저해에 대한 aminoguanidine의 보호작용의 일부가 polyamine 대사에 대한 그의 diamine oxidase 억제작용에 기인됨을 시사하는 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제21권9호
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• pp.1234-1243
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• 2011

맥문동(Liriope platyphylla)은 동양의학에서 오래 동안 항염증제, 당뇨 혹은 비만 치료제, 그리고 신경세포활성화 약제로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 맥문동으로부터 NGF의 발현을 촉진하는 새로운 물질을 개발하고 이들의 작용기전을 밝히기 위하여 맥문동으로부터 13가지의 새로운 추출물을 확보하고 이들의 기능을 세포주와 마우스 실험을 통해 분석하였다. 그 결과, 상대적으로 세포독성이 낮고 NGF의 분비량이 많은 LP-E, LP-M, LP-M50, LP2E17PJ 등 4가지 추출물을 확보하였다. 또한 이들 중에서 LP2E17PJ를 제외한 3가지 추출물에 의해 분비된 NGF는 PC12세포의 neuritic outgrowth를 촉진하였다. 더불어 추출방법과 추출량의 측면에서 효과적인 LP-M을 C57BL/6 마우스에 2주간 투여하여 뇌조직에서 NGF mRNA의 발현을 확인하였다. LP-M은 오직 피질에서만 두 종류의 receptor 중에서 low affinity receptor를 통한 억제신호를 전달하였으며, 해마에서는 유의적인 변화를 유도하지 못했다. 그러나 high affinity receptor를 통한 신호전달은 해마에서만 활성화 신호를 전달하였고 피질에서는 변화를 유도하지 못했다. 이러한 결과는 맥문동 추출물인 LP-M은 마우스 대뇌의 해마에서 high affinity receptor를 통한 신호전달을 통해 neuritic outgrowth를 촉진함을 확인하였다.

• 핵의학기술
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• 제14권2호
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• pp.104-109
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• 2010

$[^{18}F]$Fallypride는 뇌의 도파민(dopamine) $D_2/D_3$ 수용체 (receptor)에 특이적으로 결합하는 길항제(antagonist)로 대뇌피질의 도파민 기능을 규명하기 위하여 많이 사용되어지는 방사성의약품이다. 그동안 발표되어진 자동 합성화 장치를 이용한 [$^{18}F$]Fallypride 합성은 20~30%의 낮은 합성 수율과 33~63 GBq/mmol의 낮은 비방사능이 보고되어졌고, 또, 상대적으로 긴 표지시간과 높은 농도의 base를 사용하기 때문에 다양한 부산물이 생성되어 정제의 어려움이 있어 임상에 사용되기에 한계가 많았었다. 본 연구에서는 다목적 F-18 합성장치인 GE TracerLab $FX_{FN}$ 모듈을 사용하여 base 농도를 최소화할 수 있는 연구를 수행하였고, [$^{18}F$]fallypride 합성에 적용하여 높은 합성수율과 비방사능(specific activity) 및 방사화학적 순도(radiochemical purity)를 합성하는 최적의 조건을 찾을 수 있었다. 이를 바탕으로 $66{\pm}1.4%$ (decay-corrected, n=28)의 높은 합성수율과 HPLC 분리, SPE 정제시간을 포함하여 총 $51{\pm}1.2$분에 빠르게 합성할 수 있었다. 합성 후, 품질관리 테스를 해 본 결과, 방사 화학적 순도는 95%이상, 비방사능은 166~470 $GBq/{\mu}mol$이었다. 본 연구에서 사용된 합성법은 [$^{18}F$]Fallypride를 이용한 dopamine $D_2/D_3$ 연구의 임상적 사용에 도움이 될 것이며, 낮은 농도의 base를 사용한 이 F-18 추출방법은 base에 민감한 전구체의 자동합성 생산에 유용할 것으로 사료된다.

• 감성과학
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• 제10권2호
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• pp.243-252
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• 2007

효모 (Saccharomyces cerevisiae)는 인체에 무해한 Generally Recognized As Safe(GRAS)급으로 인정되며, 최근 효모 추출물이 정신적 긴장, 과민, 두통 같은 월경 전 증후군을 완화시키는 효과가 있음이 보고되어 있어, 효모추출물(Saccharomyces cerevisiae extract: SCE)과 그 분획(SCE-40)이 우울증과 불안증에서도 효과가 있는지 확인하고자 다음 실험을 실시하였다. 행동학적 검정으로 SCE의 항우울 효과를 확인하기 위해 SCE를 0, 1, 10, 100mg/kg의 농도로 웅성 ICR 생쥐에게 2주간 경구 투여한 후 강제수영검사(forced swimming test; FST)에서의 부동시간과, 또 다른 항우울 효과 검정 실험인 미현수검사(Tail Suspension Test: TST)에서의 부동시간을 측정하였다. 또한, SCE의 항불안 효과 검정을 위해서 SCE를 0, 1, 10, 100mg/kg의 농도로 웅성 ICR 생쥐에게 1회(1시간 전), 혹은 2주간 경구 투여한 후 고위십자미로검사(Elevated-plus-maze test : EPM)에서의 open arms에 머문 시간을 측정하였다 시험관내 실험으로는 웅성 백서의 대뇌피질에서의 SCE 및 SCE-40의 serotonin transporter (SERT), norepinephrine transporter(NET), 그리고 GABA의 ligand의 결합 억제능 측정과, serotonin (5-hydroxytryptamine: 5-HT), norepinephrine uptake 측정이 수행되었다. 행동적 실험 결과, FST에서 1회나 2주간 SCE 10mg/kg과 100mg/kg을 투여 받은 생쥐에서 생리 식염수만 투여 받은 생쥐보다 부동시간이 유의하게 감소됨을 보여 SCE에 의해 항우울 효과가 유발됨을 보였고, TST 실험에서도 유사한 결과가 나타났다. 또한, 항불안을 측정하는 EPM 실험에서도 1회나 2주간 SCE 10mg/kg과 100mg/kg을 투여 받은 생쥐에서 생리 식염수만 투여 받은 생쥐보다 open arms에서 머무는 시간이 유의하게 증가되어 SCE가 단기 또는 장기간의 항불안에 효과가 있음을 나타냈다. 시험관내 실험 결과에서는, SCE와 SCE-40이 SERT, NET, 그리고 GABA ligand의 결합 억제능이 있음이 확인되었고, SCE와 SCE-40은 serotonin(5-hydroxytryptamine: 5-HT)과, norepinephrine의 uptake를 억제하는 것으로 나타났다. 그러므로 본 연구는 효모 추출물(SCE)과 그 분획(SCE-40)이 행동적, 신경학적으로 항우울, 항불안에 효과가 있음을 확인하였으며, 효모 추출물(SCE)과 그 분획(SCE-40)이 안전한 천연식품으로서 우울증, 불안증 등의 관련 질환의 예방, 치료용 의약품 개발과 기능성 식품에 효과적으로 이용될 수 있음을 시사한다.

• 고려인삼학회:학술대회논문집
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• 고려인삼학회 1988년도 학술대회지
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• pp.92-98
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• 1988

본 연구는 중앙대서전에 인삼의 주 효과중 건망증 방지작용이라고 수록되어 있는 것을 확인하기 위하여 행하여졌다. Step through 시험에서 $GRb_1$과 $GRg_1$은 기억력 획득을 용이하게 하였으며 전기충격 쇼크에 의해 야기되는 기억상실 효과를 억제하였다. 게대가 $Rg_1$은 에타놀 야기 기억재생 저해작용을 방지하였다. Stepdown test에 있어서 $Rb_1,\;Rb_2,\;Rg_1$은 전기충격쇼크에 의해 야기되는 기억보지 저해효과를 방지하였다. 또한 $Rg_1$은 에타놀에 의해 야기되는 기억재생 저해효과를 방지하였으며 단기적 기억력 획득을 용이케 하였다. Shuttle box와 lever press 시험에서도 $Rb_1$을 제외하고 나머지는 기억획득과 재생에 효과를 미치지 못했다. $Rb_1$은 shuttle box 시험에서 조건회피반응의 재생 (retrieval)을 억제하였다. 이와 같은 4가지 시험이 끝난후에 인삼의 구강투여가 진정, 진통, 해열, 진경효과와 자발 및 탐색활동에 미치는 영향을 500 mg/kg 투여 범위내에서 조사하였으나 아무런 반응도 관찰되지 않았다. 현재까지 연구결과는 $Rg_1$이 기억의 재생 및 학습반응의 획득과정에 대하여 효과가 있다는 것을 의미한다. 최근의 신경성장인자(NGF)가 성숙동물에 있어 뇌신경세포의 생존, 재생 및 조절에 미치는 작용에 관한 연구결과는 지능장해와 건망증에 대한 신경성장인자의 중요성을 시사했다. NGF에 의해 야기된 신경세포돌기 성장의 특이성에 관한 연구결과를 병아리 배배근 신경절에 있어서 NGF의 영향은 $Rh_1$에 의해 증가되었다. 다음으로 $Rb_1$은 병아리 배의 감각 및 교감신경단위에 있어서 NGF-관련 신경섬유 증가를 강화시켰다. NGF와 $Rb_1$을 함께 했을 때도 역시 쥐 대뇌피질의 신경세포 생존수를 증가시키는 경향을 보였다. NGF는 쥐의 배격부 부근의 신경세포를 배양했을 때 cholineacetyl transferase 활성을 증가시키지 않았다. 이러한 결과로 $Rb_1$은 뇌에 있어서 신경세포의 생존이나 재생에 중요한 역활을 한다는 것은 알 수 있었다.

• 한국식품과학회지
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• 제51권2호
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• pp.160-168
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• 2019

AD는 뇌의 신경세포 사멸뿐만 아니라 학습 및 기억능 소실을 초래하는 퇴행성 뇌 질환이며, 기억과 관련된 주요 뇌 구역인 해마(hippocampus)는 콜린성 조절(cholinergic modulation)에 의해 영향을 받는다(Konishi 등, 2015). AD 병인에 대한 다양한 해석과 설명이 있으나 크게는 amyloid cascade hypothesis과 함께 cholinergic hypothesis가 주류를 이루고 있다. 몇몇의 연구에서 ChAT 합성, ACh 분비, nicotin 및 muscarinic 수용체 감소가 AD 뇌의 대뇌피질과 해마에서 관찰되어(Tata 등, 2014) 퇴행성 뇌질환에서의 중요성이 제시되었고, 이를 배경으로 한 acetylcholinesterase inhibitors (AChEI)가 AD 증상 완화의 목적으로 미국 FDA로부터 승인되어 시판되고 있다. 본 연구에서는 인삼의 활성 성분인 진세노사이드가 다량 함유된 PGBC가 $A{\beta}42$로 유도된 치매 모델에서 뇌세포 보호, ACh 분비 증가, 학습력/기억력 증가, ChAT 발현 증가를 확인하여 인삼열매 추출물의 치매 적용 여부를 확인하고자 하였다. 결과에서 언급한 바와 같이 PGBC는 익기 직전의 4년근 인삼 열매에 추출 및 발효 단계를 추가하여 확보된 물질로서, $A{\beta}42$ 섭취, 제거 및 ACh 분비 촉진 활성이 있는 Re, Rd, Rg3 함량이 증가되어(Kim 등, 2014; Jang 등, 2015), PGBC 자체로서 치매 인자에 대한 조절 효능이 예측되었다. 특히, 7증 7포 및 발효과정을 거친 이중가공 인삼 열매 추출물이 비 발효 증포 추출물에 비해 Rg3가 현저히 증가하는 사전 연구결과와 Rg3가 $A{\beta}42$ 제거 활성을 가지는 것으로 확인된 결과를 종합할 때 PGBC 투여가 AD 증상 완화의 조절자 역할을 할 것으로 생각된다(Kim 등, 2013; Jang 등 2015). 본 연구에 따르면, 마우스 치매 모델에 PGBC 처리 시 PAT 및 Morris water-maze test를 통해 대조군 대비 유의한 수준의 인지능력 개선, ACh 합성을 유도하는 ChAT 유전자 발현 증가, ACh 분비량 증가 등이 확인되어 전체적인 인지능 개선에 극적인 영향을 준 것으로 판단된다. 특히 $A{\beta}42$를 뇌 실로 주입(intracranial injection) 하여 나타나는 뇌세포 손상이 PGBC 투여를 통해 보호된 것으로 사료되었으며, 이는 주요 뇌세포 중 하나인 성상세포에서 관찰되는 GFAP 분석을 통해 확인되었다. 뇌 균질액을 이용한 AChE 활성 연구에서도 PGBC가 AChE를 현저하게 저해하는 것으로 확인되어, AD 환자에게 처방이 가능한 2대 의약품 군중 하나인 시냅스 내 신경전달물질 ACh bioavailability 증가 목적의 처방 보조요법 적용이 기대된다(${\check{C}}olovi{\acute{c}}$ 등, 2013). 결론적으로, 본 연구에 사용된 PGBC는 학습 및 기억력을 개선하는 활성물질을 포함하고 있어 1차적인 퇴행성 뇌질환 보조재로서 직간접적인 대증요법 역할과 2차적으로는 뇌 세포 보호를 통한 질병 악화 지연 소재로 개발이 기대되며, 보다 심도 있는 기전연구를 통해 천연물 신소재 개발도 가능할 것으로 사료된다.