• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제15권4호
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• pp.228-236
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• 2004

망막의 신경절세포는 눈에 가해진 시각 정보를 흥분파의 형태로 변환하여 시신경을 통하여 대뇌의 시각피질까지 전달한다. 과거에 사용하여 왔던 방법은 단일 전극을 단일 뉴론의 세포내, 외에 삽입함으로써 특정 시간대에 특정 뉴론만을 기록하는 방법이었으므로 신경망 전체를 통하여 처리되어 나오는 정보를 알아보기에는 적합하지 않다. 다행히 최근에 다채널 전극을 사용하여 여러 신경세포에서 나오는 신호를 동시에 기록할 수 있는 다채널기록법(multichannel recording) 이 개발되었으므로 본 연구에서는 8행 ${\times}$ 8열의 다채널전극을 사용한 다채널기록법을 이용하여 망막신경절세포 군집의 흥분파를 기록, 분석함으로써 단일 신경세포가 아닌 망막 신경망을 거쳐 최종적으로 나오는 신호에 대해서 연구하였다. 전극에 부착된 망막 절편에 2초 동안 빛을 가하고 5초 동안 빛이 차단되는 자극을 반복적으로 인가한 후, PSTH 분석방법으로 망막 신경절세포를 ON 세포, OFF세포, ON/OFF세포의 세가지 유형으로 분류할 수 있었으며, ON 세포: 35.0$\pm$4.4%, OFF 세포： 30.4$\pm$1.9%, ON/OFF 세포： 34.6$\pm$5.3% (전체 망막절편수=8)로 분포되어 있음을 확인하였다. 또한 상호상관(Cross-Correlation) 분석방법을 통해서 인접한 세포들끼리 매우 짧은 시간대에(<1 ms) 동기화된 흥분을 발사함을 확인할 수 있었고, 동기화된 흥분은 6～8개의 세포로 구성된 세포 클러스터에서 일어남을 확인하였다. 즉 개개의 신경절세포들이 빛 자극을 처리함에 있어 독립적으로 작용한다는 기존의 가정과는 달리 인접한 세포끼리는 동기화된 흥분을 보이는 것을 확인하였으며, 이러한 방식은 시세포 수와 신경절세포 수의 불균형으로 인해 초래되는 병목현상을 완화할 수 있는 효과적인 기전으로 생각된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2004년도 제29회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.91-95
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• 2004

알츠하이머병에서는 전산화 단층촬영영상이나 자기공명영상을 이용하여 구조적, 비특이적 뇌 위축등의 병변을 진단할 수는 있으나 뇌 당대사 및 혈류 분포에 의한 이상 유무를 진단하기 위해서는 단일광자방출 단층촬영술 (single photon emission computed tomography, SPECT) 이나 양전자 방출 단층촬영술 (positron emission tomography, PET)을 이용한 국소 뇌혈류나 뇌 당대사 변화를 관찰한 진단이 필수적이다. 따라서 SEPCT나 PET영상 위에 직접 관심영역(region of interest, ROI)를 그려서 ROI를 관찰하여 해부학적 뇌위축과 국소 뇌혈류나 뇌 당대사 변화를 분석하였으나 ROI 방법은 주관적인 영향과 많은 분석 시간을 요하는 단점이 있다. 따라서 통계적 분석 방법을 이용한 맵핑방법으로 voxel based morphometry 방법을 수행하였고 MMSE 값을 분산분석변수로 하여 영상분석하여 $^{18}$F-labeled 2-deoxyglucose ($^{18}$F-FDG) positron emission tomography(PET)-CT 영상을 분석하였다. MMSE 값을 변수로 분석한 voxel based morphemetry 방법에서는 MMSE 값에 의한 대사저하의 변화는 무의미하였다. 알츠하이머병에서는 측두두정엽(temporoparietal cortex)의 cerebral blood flow, oxygen utilization, glucose metabolism은 줄어들고, 일차시각피질, 일차감각피질, 기저핵, 시상, 소뇌는 유지되며 voxel based morphometry 방법은 알츠하이머병을 분석하는데 유용한 분석방법이다.

• 인지과학
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• 제21권4호
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• pp.603-625
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• 2010

물체의 신경 표상은 시각 피질 전반에 걸쳐 분산되어 있고 다른 물체의 신경 표상과 중첩된 형태로 유지된다. 따라서 특정 물체를 반복적으로 접하면 그 물체의 재인은 촉진되지만 다른 물체의 재인은 상대적으로 손상될 수 있다. 이러한 현상을 각각 반복 점화(priming)와 반점화(antipriming)라고 한다. 본 연구는 반복 반점화 즉, 반복된 물체 자체가 반점화 될 가능성을 검증하였다. 학습 단계에서 참가자들은 다양한 수준으로 화질이 손상된 물체 사진들의 재인 수준을 평정하였고 검사 단계에서는 정상적인 화질의 물체 사진을 보고 범주 판단 과제를 실시하였다. 그 결과, 실험 1과 2에서 모두 학습 단계에서 쉽게 재인되었던 물체는 검사 단계에서 더 효율적으로 처리되었지만(반복 점화), 반대로 학습 단계에서 지각적으로 모호했던 물체는 검사 단계에서 비효율적으로 처리되었다(반복 반점화). 이러한 결과는 지각적으로 모호한 물체를 경험할 때 세부특징에 관한 감각 표상과 다수의 물체 표상들 간의 연결이 강화되어 후속 재인 과정을 방해하기 때문인 것으로 추정된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.565-570
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• 2013

영장류 대뇌 피질 영역 중 거울 뉴런들이 분포한 것으로 추정되는 몇몇 영역은 목적성 행위에 대한 시각 정보를 기반으로 모방학습을 수행함으로써 관측 행동의 의도 인식 기능을 담당한다고 알려졌다. 본 논문은 이러한 거울 뉴런 영역을 모델링 하여 인간-로봇 상호작용 시스템에 적용함으로써, 자동화 된 의도인식 시스템을 개발하고자 한다. 거울 뉴런 시스템 계산 모델은 동적 신경망을 기반으로 구축하였으며, 모델의 입력은 객체와 행위자 동작에 대한 연속된 특징 벡터 집합이고 모델의 모방학습 및 추론과정을 통해 관측자가 수행할 수 있는 움직임 정보를 출력한다. 이를 위해 제한된 실험 공간 내에서 특정 객체와 그에 대한 행위자의 목적성 행동, 즉 의도에 대한 시나리오를 전제로 키넥트 센서를 통해 모델 입력 데이터를 수집하고 가상 로봇 시뮬레이션 환경에서 대응하는 움직임 정보를 계산하여 동작을 수행하는 프레임워크를 개발하였다.

• 방송공학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.10-22
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• 2000

본 논문에서는 MPEG-7 표준 비쥬얼 분야 기술자에게 영상의 질감 정보의 표현 방법에 대해 다룬다. 질감 기술자는 멀티미디어 컨텐츠 표현에 대한 국제 표준에서 칼라, 윤곽, 객체나 카메라 움직임 등과 함께 중요한 비쥬얼 특징으로 다루어지고 있으며 표준화의 대상이 되고 있다. 본 논문에서는 현재 MPEG-7 표준안으로 잠정 채택된 휴먼 비쥬얼 시스템(Human Visual System, HVS)에 기반한 질감 기술자에 대하여 논한다. 이 방법은 라돈(Radon) 변환을 통하여 영상을 시각인지 특성에 맞게 변환하고, 뇌의 비쥬얼 피질(Visual Cortex)의 반응과 일치하게 다수개의 주파수 채널들로 질감을 분해한다. 그리고 각 채널들에서의 평균 에너지와 에너지의 편차가 영상의 질감 기술자로 추출한다. 본 논문에서 질감 영상 검색에 있어서 현재 MPEG-7 실험 데이터베이스인 T1∼T7에서 검색 율을 측정하였다. 실험결과 본 영상 질감 기술자 표현 방법은 모든 실험 데이터베이스에서 우수한 검색 성능과 빠른 특징 추출 능력을 보였다.

• 인지과학
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• 제24권1호
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• pp.49-69
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• 2013

우리가 타인과 상호작용하거나 물체를 사용하는 동안 뇌에서는 신체 이미지를 추적하고 행위의 주체를 파악하려는 신경 정보처리가 끊임없이 이루어진다. 선조외 시각 피질(Extrastriate Body Area, EBA)은 신체에 관한 시각 입력과 우리 자신의 움직임에 관한 내적 신호들을 통합하여 행위 주체감(sense of agency) 생성을 위한 초기 신경 표상을 제공한다. 그러나 이러한 과정에서 물체의 기능적 특성이 행위주체에 따라서 어떻게 반영되는지 알려진 바는 거의 없다. 이에 본 연구는 기능성 자기공명 영상 기법을 활용하여 자신 또는 타인이 도구를 사용하는 장면을 참가자들이 상상할 때 도구의 행동유도성(affordance)이 EBA의 신경 반응에 끼치는 영향을 관찰하였다. 각 시행에서 참가자들은 신체를 향해 사용하는 도구(예, 망원경)나 신체 바깥 방향으로 사용하는 도구(예, 주사위)를 제시받았다. 이 때, 도구를 둘러싼 사각형 테두리의 색깔에 따라서 참가자들은 자신 혹은 타인이 그 도구를 사용한다고 상상하였다. 실험 결과, 우반구 EBA는 참가자가 '자신'의 행위를 상상할 때 바깥 방향 도구 조건보다 신체 방향 도구 조건에서 더 많이 활성화되었으나, 참가자가 '타인'의 행위를 상상할 때는 도구의 사용 방향으로부터 영향을 받지 않았다. 후속 검사에 따르면 자신 조건과 타인 조건에서 각각 상상하는 동안 참가자가 느낀 생동감의 차이는 없었다. 이러한 결과는 EBA가 도구의 행동유도성 정보를 신체 도식에 반영함으로써 행위 주체감을 향상시키고 우리 자신의 행동을 안내하는 데 기여하고 있음을 시사한다.

• 인지과학
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• 제21권2호
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• pp.309-338
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• 2010

본 논문에서는 사지가 마비되어 신체를 움직이지 못하지만 뇌의 기능은 살아있는 장애인들을 위하여, 생각만으로 외부의 장치를 제어할 수 있도록 하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI: Brain-Computer Interface) 기술을 연구하였다. 신경생리학 분야에서의 연구 결과에 의하면, 신체를 움직이는 상상을 할 경우, 뇌의 운동/감각 피질 영역에서는 $\beta$파(14-26 Hz)와 $\mu$파(8-12 Hz)가 억제/증가되는 ERD/ERS(Event-Related Desynchronization / Synchronization) 현상이 발생한다고 알려져 있다. 본 연구에서는 이를 기반으로 혀, 발, 왼손, 오른손의 동작 상상을 자극으로 이용하여 변화하는 뇌 신호 패턴을 실시간으로 분석하여 피험자의 생각을 읽을 수 있도록 하였으며, 상 하 좌 우의 네 방향으로 이동할 수 있도록 하는 마우스 제어 인터페이스를 구현하였다. 동작 상상 시 발생하는 뇌 신경 활동의 변화를 관측하기 위해서 뇌에 손상을 주지 않으면서도 높은 시간 해상도로 측정이 가능한 비침습적 뇌전도(EEG: ElectroEncephaloGraphy)를 이용하였다. 그러나 뇌전도 신호는 특성상 신호의 크기가 미약하고, 잡음의 영향을 많아 분석이 어렵다. 따라서 이를 극복하기 위해 통계적 방법을 기반으로 한 기계학습 기법인 CSP(Common Spatial Pattern)와 선형판별 분석(Linear Discriminant Analysis)을 이용하여 서로 다른 동작 상상에 의해 발생하는 뇌 신호들 간의 분산이 최대가 되도록 신호를 변환하여 인식 성능을 높일 수 있었다. 또한 분석된 뇌 신호의 시각화를 통해, 기존에 알려진 뇌의 해부학적, 신경생리학적 지식과 일치하는 ERD/ERS 현상이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

• 생물정신의학
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• 제5권1호
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• pp.83-94
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• 1998

Objectives : Phencyclidine(PCP) or PCP-like substances such as ketamine have been known to rekindle the cognitive dysfunction in schizophrenia. The aims of this study were to identify whether PCP-like substances can produce cognitive deficit in schizophrenia, to discuss relation with aging process, and finally to speculate underlying neurochemical mecha-nisms by various drug responses. Methods : In experiment I, radial maze tests were done in 24 Sprague-Dawley rats for 3 days to get baseline data. Being divided into 4 groups(6 rats respectively) of normal aged, normal adult controls, atropine-treated and ketamine-treated, the radial maze tests were repeated on every week for 6 weeks, and then the rats were sacrificed by intracardiac perfusion with phosphate-buffered 10% formaldehyde solution for histology. The brain specimen was stained with hematoxylin-eosin to count cells in the prefrontal cortex and hippocampus. In experiment II, radial maze tests were done for 48 rats before any drug treatment and only after ketamine administration. Thereafter, haloperidol, bromocriptine, clonidine, nimodipine, tacrine, valproic acid, naloxone and fluoxetine were intramuscularly injected on every other day in addition to ketamine. Radial maze tests were repeated on every week for 6 weeks, and then rats were prepared by the same procedure for histology. Results : 1) Reaction times of radial maze tests of atropine-treated rats were significantly prolonged than those of normal aged(p<0.05) or normal adult controls(p<0.05). Cell numbers of prefrontal cortex & hippocampus in ketamine-treated rats were significantly reduced than those in normal aged (p<0.05) or normal adult controls(p<0.005). 2) Reduced cell numbers by ketamine became significantly raised by tacrine administration in prefrontal cortex & hippocampus(p<0.05), while there were no significant changes on radial maze tests. Cell numbers also tended to be raised by nimodipine, fluoxetine and haloperidol administration. Conclusions : In conclusion, the visuospatial memory disorders in ketamine-induced psychotic rats might be partly asso-ciated with aging process. Furthermore, the responses to the various drugs suggested cholinergic system might have an important role in the neurochemical mechanism of the cognitive dysfunction in ketamine-induced psychosis. Otherwise, calcium metabolism as well as serotonergic and dopaminergic systems seemed to be possibly related.

• 대한영상의학회지
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• 제84권3호
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• pp.638-652
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• 2023

목적 경도인지장애와 알츠하이머 치매 환자에서 아밀로이드베타 양성을 예측할 수 있는 MRI 특징을 알아보고 머신러닝으로 아밀로이드베타 양성 예측 모형의 성능을 알아보고자 하였다. 대상과 방법 후향적 및 단면조사연구로 경도인지장애와 알츠하이머 치매 총 139명의 환자를 대상으로 하였다. 이들은 모두 뇌 MRI와 아밀로이드 PET-CT를 시행하였다. 대상자는 아밀로이드 베타 양성군(n = 84)과 아밀로이드 베타 음성군(n = 55)으로 분류하였다. 시각적 분석으로는 뇌백질 고신호 병변의 Fazekas 척도와 뇌미세출혈 개수를 시행하였다. 정량분석으로 뇌백질 고신호 병변의 부피와 국소뇌부피를 측정하였다. 다중 로지스틱 회귀분석과 머신러닝 기법으로 아밀로이드베타 양성을 가장 잘 예측할 수 있는 MRI 특징을 확인하였다. 결과 시각적분석에서 아밀로이드베타 양성군은 뇌백질 고신호 병변의 Fazekas 척도(p = 0.02)와 뇌미세출혈 개수(p = 0.04)가 유의미하게 높았다. 해마, 내후각피질, 설전부의 국소뇌부피들은 아밀로이드베타 양성군에서 유의미하게 작았다(p < 0.05). 제3뇌실(p = 0.002)의 부피는 아밀로이드베타 양성군에서 유의미하게 컸다. 간이 정신 상태 검사와 국소뇌부피를 이용하여 머신러닝기법을 이용했을 때 좋은 정확도를 보였다(81.1%). 결론 간이 정신 상태 검사, 제3뇌실과 해마 부피를 이용한 머신러닝의 적용은 아밀로이드베타 양성을 예측하는데 활용될 수 있다.

• 대한감각통합치료학회지
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• 제9권2호
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• pp.51-60
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• 2011

목적 : ADHD아동의 감각자극에 대한 생리학적 반응특성은 감각자극의 종류, 측정도구, 그리고 반응으로 알아보고, 행동학적 특성은 측정도구, 빈도, 측정도구별로 공통된 문제 항목을 분석하여 ADHD아동의 감각자극에 대한 특성을 알아보고자 하였다. 연구방법 : 체계적 고찰방법을 사용하였다. 1990년 1월부터 2011년 12월 31일까지 학회지에 게재된 논문을 Riss4U, MEDLINE/PubMed, CINAH을 통해 검색하였다. 주요 검색어는 "ADHD, Children, Sensory processing, sensory integration, SP, SSP, SOR, TIE, CSP, SEP, EDR"으로 하였으며, 최종적으로 15개의 논문을 분석하였다. 결과 : 1. ADHD아동을 대상으로 감각자극에 대한 생리학적 반응에 관한 연구는 5개(33.33%)이고, 행동학적 반응에 관한 연구는 10개(66.67%)이며, 두 가지를 병행한 연구는 2개(13.33%)로 전체 15개(100%)논문을 분석하였다. 2. 생리학적 반응에 관한 연구 5개 중, 촉각과 고유 감각 자극을 사용한 연구는 3개, 후각, 청각, 시각, 촉각, 전정감각을 모두 사용한 연구는 2개였다. 3. 행동학적 특성에 관한 연구 10 중, SP는 5개, SSP는 3개, SOR은 2개, TIE는 1개, CSP는 1개이다. 4. ADHD아동의 감각자극에 대한 생리학적 반응특성은 일차감각피질의 손 영역에 있는 신경원세포의 활동전위에서 큰 반응을 보였다. 반응 시 초기에 큰 반응을 보였고 뒤로 갈수록 빠른 습관화를 보이는 것으로 나타났고, 회복 시에 많은 비 특이적 반응을 보였다. 5. 행동학적 반응특성은 부주의/산만, 전정감각처리, 지구력/근 긴장도 조절, 감정반응에 대한 감각입력 조절, 활력이 부족하고 허약함을 보이는 특성이 있었다. 결론 : ADHD아동의 감각자극에 대한 생리학적 반응 특성과 행동학적 특성을 아는 것은 ADHD아동의 감각조절 문제를 이해하는데 중요한 근거가 된다.