뉴런에서 외부 자극을 받아 전위가 활성화되어 축삭을 따라 전도되는 현상은 전기적인 반응형태와 동일하다. 그러므로 본 논문에서는 전기회로의 개념을 도입하여 이러한 흥분전도현상을 해석하고자 하였다. 우선 축삭의 복잡한 전기적인 현상을 해석한 후 그 다음에 현실적으로 합리적이라 할 수 있는 가정 하에 단순화시킨 회로를 구성하였다. 전기공학적인 이론과 수학적인 개념을 도입하여 이 회로를 이용한 흥분전위의 전도현상을 유도하였다. 이 결과를 검증하기 위해 그동안 일반적으로 제시되었던 인체의 생리적, 전기적으로 대표할 수 있는 값들을 이용하여 어느 한 부위의 전위를 계산한 후 이것이 인근의 세포를 흥분시켜 다시 전도되는 현상을 확인하였다.
세포의 흥분성과 막전위의 조절에 있어서 $K^{+}$ channel의 역할이 크다는 사실이 인정 됨으로서 (Rudy, 1988) $K^{+}$ channel 개방 약물의 약리학적 연구와 임상적 응용에 대한 관심은 높아졌다. Cromakalim, nicorandil 및 pinacidil등이 혈관 평활근을 특히 예민하게 이완시킨다. 작용기전으로서는 세포의 원형질 막을 통한 $K^{+}$ 전도의 항진과 $K^{+}$ outward current의 증가가 막 과분극을 일으킨다. 이러한 결과는 막흥분에 의한 voltage-dependent $Ca^{++}$ channel을 닫게하고 세포내 free $Ca^{++}$의 농도를 감소시켜 혈관의 흥분성과 수축력의 감소를 야기하여 근이완을 야기한다. 한편, 평활근 세포막의 $Na^{+}$-$K^{+}$ ATPase도 활성화하면 electrogenic pump를 가동하여 막 과분극을 일으키고 막 흥분성을 저하시킨다. $Na^{+}$-$K^{+}$ pump는 세포 바깥의 $K^{+}$과 세포안의 $Na^{+}$농도에 의하여 활성화한다.
Action potential의 본체는 cochlear nerve의 섬유집합의 주기적 흥분을 보이는 전위변화(복합활동전위)를 말한다. 와우신경섬유의 흥분인 impulse wave-form은 음양(N.P,)의 bipolar wave-form을 나타내기 때문에 A.P.도 이상성 wave-form으로 나타난다. 기계적으로나 약물로 내외모세포를 파괴한 가묘의 고실계에 induction coil을 삽입하고 동시에 outer device를 통해서 준 음자극에 의하여 얻은 파형을 분석 보고한다.
시각 및 손가락의 전기자극에 의해 머리표면에서 발생하는 유발전위를 검출하여 Source Tracing Method를 이용하여 뇌의 시각인지영역 및 손가락 감각인지영역을 추정하였다. 본 과정에서 유발전위 검출방식은 average method를 이용하였고, 흥분뉴런군에 대한 물리적 모델로 Single Current Dipole Model을 이용하고, 머리기하에 대한 3중구각모델을 이용하여 Forward Problem을 풀었다. Inverse Problem은 current dipole의 6개의 parameter에 대한 Least Square Error Method를 이용하여 신견흥분의 위치를 추정하였다. 이러한 결과와 생리학적으로 밝혀진 시각 및 체성감각 신경로와의 비교결과 유사성이 확인되었다.
본 논문에서는 축삭의 전도 현상을 분석하기 위해서 축삭을 전기전도 모델로 만든 후 여기에 키르히호프의 전류법칙과 전압법칙을 적용한 등가회로를 구성하였다. 축삭의 미세거리 변화에 의한 전위의 거동을 분석하기 위하여 축삭의 각종 파라미터를 구하였다. 검토결과에 의하면 무수신경인 경우 직경을 미지수로 하여 인체의 파라미터를 이용하면 그 속도는 직경의 제곱근에 비례한다. 한편 유수신경인 경우는 그 속도가 직경에 직접적으로 비례한다. 미엘린이 없는 막과는 달리 미엘린껍질의 전도는 전압과 무관하므로 이러한 막 양단의 Hodgkin-Huxley 형 전도모델이 매우 정교하지는 않다.
손가락 움직임과 관련된 운동성 유발전위를 검출하기 위하여 컴퓨터를 이용하여 피검자에게 움직임 명령을 제시하고 명령에 따른 최종적인 피검자의 운동이 나타나는 과정까지의 뇌전위를 검출하는 시스템을 구성하였다. 위와 갊은 실험을 왼손 오른손에 대하여 자각 700번 정도 수행하여 average method를 이용하여 운동성 유발 전위를 검출하고, 신경전류 추적법을 이용하여 뇌의 흥분 뉴런군을 추정하였다.
용질분자를 용매를 통하여 전달시키는 기법중의 하나는 확산에 의한 것이다. 이러한 기전은 각개 용질분자의 열운동에 의한 것이다. 유체는 정지해 있는 상태로서 용질 전달의 핵심기전은 농도차에 의하여 결정된다. 인체 내에서 각종 하전 이온을 포함한 입자나 분자들은 체내의 농도차에 의해서 또는 외부 전계에 의해서 영향을 받아 고농도에서 저농도쪽으로 확산되어간다. 이러한 현상은 픽이 제안한 확산에 관한 제1법칙과 제2법칙에 의하여 정량적으로 전개할 수 있다. 본 논문에서는 체내의 물질이 확산되는 과정을 픽의 법칙을 이용하여 해석하고 그것을 실례를 통하여 구현하였다. 각 시간별 공간상의 확산현상에서 확산계수가 클 때는 시간이 경과함에 따라 발생지점의 농도는 현저히 낮아지고 그 농도가 주위로 급속히 확산되어감을 알 수 있었다. 그러나 어느 정도의 시간이 경과되면 그 농도의 감소는 매우 약해진다.
임계치 이하의 자극이 주어지면 흥분막은 어떤 특이한 반응을 나타내지 않으나 어느 정도 이상이 되면 아주 다른 양상을 띄게 된다. 흥분막에는 이러한 특성이 있다는 것이 진작부터 알려져 있었고, 일부 연구자들이 이러한 현상을 전기적인 회로를 이용하여 정량적으로 해석하려 노력하였으나 그것은 임계치 이하의 경우에 대한 것에 불과하다. 특히 임계치 이상의 자극에 대한 반응을 정량적으로 연구한 경우는 극히 드물다. 그런데 전기회로와 생체는 비슷한 점도 있지만 다른 면도 많아서 그대로 이를 적용하기에는 무리가 있다. 이러한 이유로 인하여 본 논문에서는 생체막이 임계치 이상의 자극을 받았을 때에 어떠한 현상을 나타내는가를 전기적인 관점에서 정량적으로 연구하였다
본 연구는 경계요소법을 이용하여 토르소 표면전위를 구하는 연구이다. '그린의 2차정리'로 부터 토르소 표면 전위를 구하는 지배방정식을 유도한 후 균질성, 등방성 매질인 경우에 적합한 경계요소법을 적용하였다. 구모델을 이용하여 구의 중심에 소스를 배치하고 구표면의 전위를 경계요소법으로 구한 계산치와 이론치를 비교함으로서 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 토르소 모델에 경계요소법을 적용하여 시뮬레이션 한 결과, 심실흥분에 의한 토르소 표면 등전위도 패턴을 정상심전도의 매핑결과와 유사한 패턴을 보였다.
본 연구는 22명의 오른손 잡이로 신경학적 이상이 없는 장노년층을 대상으로 경두개 자기자극 후 우측 단무지 외전근에서 운동 유발 전위를 측정함으로써 빠르고 느린 동작에 대한 수동적 혹은 능동적 운동 관찰과 연상을 시행할 때 피질척수로의 흥분도에 있어 변화가 일어나는지 알아보고자 시행되었다. 대상자에게 빠르고 느린 무지의 외전 운동을 수동적으로 관찰하거나(수동관찰), 연상하거나(운동 연상), 능동적으로 따라하려는 마음으로 관찰하도록한 상태(능동 관찰)에서 각각 운동 유발 전위의 진폭과 잠시를 측정하였고 안정 시에 측정된 값과 비교하였다. 수동관찰, 운동연상, 능동 관찰법에 따른 운동 유발 전위의 차이와 느리고 빠른 운동 속도에 따른 운동 유발 전위의 차이를 비교 분석하였다. 분석 결과 안정 시 보다 수동 관찰, 운동 연상 혹은 능동 관찰 모두에서 운동 유발 전위의 촉발이 일어나며, 능동적 관찰은 수동적 관찰에 비해 유의하게 높은 운동유발전위를 촉발이 일어나나, 빠르고 느린 동작에 있어 유의한 차이를 보이지 않음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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