• 제목/요약/키워드: Action Potentials

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심맥관계 활동과 관련있는 연수 척수로 세포에 작용하는 신경흥분전달물질에 대한 연구 (A Study on the Neurotransmitters Acting on the Medullospinal Tract Cells Related to the Cardiovascular Activity)

  • 서동만;김상정;임원일;김전;김종환
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제31권5호
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    • pp.441-450
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    • 1998
  • 본 연구는 동맥혈압의 조절에 결정적 역할을 하는 상부연수 복외측부에 존재하는 심맥관계 활동과 관련 있는 신경세포들에 대해 iontophoresis 법으로 투여한 신경흥분전달물질의 작용기전을 규명하고자 하였다. 이를 위해서 $\alpha$-chloralose로 마취한 고양이를 실험동물로 하여 연수의 복외측부에 multibarrel 전극을 삽입하여 심맥관계 활동과 관련 있는 신경세포의 활동을 세포외기록법으로 확인한 후 세포에 iontophoresis법으로 투여한 glutamate, GABA(\ulcorner-aminobutyric acid) 및 bicuculline의 효과를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 자발적으로 활동전압을 보이지 않는 세포에서 glutamate를 10초 주기로 5초간 iontophoresis할 때 주기적인 세포활동을 기록할 수 있었고 이 활동은 동시에 가한 GABA에 의하여 억제되었다. 2) 자발적으로 활동하고 있는 세포들에 대하여 glutamate를 투여하였을 때 활동전압의 빈도가 증가하였고 GABA에 의해서 억제되었다. 3) GABA억제제인 bicuculline을 단독으로 투여시 활동전압 빈도의 증가는 뚜렷하지 않았으나 GABA와 동시 투여시에는 GABA의 억제작용을 차단하였다. 4) GABA의 작용은 RVLM(rostral ventrolateral medulla) 세포의 주기적 활동과 basal discharge 모두를 감소시켰으나 주기적 양상이 없어진 세포는 드물었다. 5) 말초에 가한 유해자극에 의하여 유발된 신경세포 활동이 GABA에 의하여 억제되었다. 이상의 결과로부터 $\alpha$-chloralose로 마취한 고양이에서 GABA는 RVLM에 존재하는 심맥관계 신경세포들에 대하여 억제적으로 작용하나 bicuculline의 투여후에도 이들 세포들의 주기적 활동이 유지되는 점으로 보아 RVLM세포의 자발적 흥분에 대하여 감압반사의 흥분이 기여하는 바가 크지는 않을 것으로 사료된다.

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광유전학: 세포 생리 연구를 위한 새로운 frontier (Optogenetics: a New Frontier for Cell Physiology Study)

  • 변종회
    • 생명과학회지
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    • 제25권8호
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    • pp.953-959
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    • 2015
  • 광유전학은 생체 조직 및 세포에서 유전공학적으로 발현된 광민감성 단백질을 이용하여 목표로 하는 분자/세포 활동을 조절하기 위한 광학 및 분자적 전략들의 조합이다. 광유전학은 빛을 이용하여 신경세포의 발화 여부를 결정하는 세포막 채널을 빨리 열고 닫는 방법을 포함한다. 이 기술은 녹조류의 광민감성 단백질들을 특정 뇌세포에 넣는데서 시작되었다. 이렇게 하면 세포들은 파랑이나 노락색의 펄스로 켜지거나 꺼질 수 있다. 빨리 개폐되는 광민감성 양이온 채널인 자연계에 존재하는 조류 단백질인 channelrhodopsin-2 (ChR2)를 이용하여 활동전위의 숫자와 빈번도를 조절할 수 있다. ChR2는 다른 세포들은 영향을 주지 않으면서 한 유형의 신경세포만 조작할 수 있는 길을 제시하는데, 이는 전례가 없는 특이성이다. 이 기술은 빛을 이용하여 단일 발화와 시냅스 사건 수준에서 신경신호전달을 변경시킬 수 있도록 하여 신경과학자와 의생명공학자들에게 널리 적용될 수 있는 도구를 제공한다. 녹조류와 레이저, 유전자 치료, 광섬유의 희한한 조합은 이전에 결코 불가능했던 정밀도로 뇌 속 깊은 곳의 신경 회로 지도를 그릴 수 있도록 해주었다. 이것은 우울증, 불안, 정신분열, 중독, 수면병, 그리고 자폐증 같은 질환의 원인을 밝히는데 도움을 줄 것이다. 광유전학은 파킨슨병, 강박장애, 그리고 전기 펄스가 있는 다른 질환들을 치료하는데 사용되는 기존 이식 도구들을 개선시킬 수 있다. 광유전학 장치는 상기 장치들이 할 수 있는 것보다 더 많이 뇌세포의 특정 세포들을 대상으로 할 수 있다. 신경세포 이외의 일반 세포들에도 광유전학 도구들을 적용하는 연구들이 증가하고 있다.

디지털스토리텔링 활동 기반 과학관련 사회쟁점 수업의 교육적 효과에 대한 인식 탐색 (Students' Perception on the Effects of the SSI Instruction Using Digital Storytelling Approaches)

  • 박세희;고연주;이현주
    • 한국과학교육학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.181-192
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    • 2017
  • 본 연구에서는 디지털스토리텔링을 적용한 SSI 교육프로그램(이하 DST-SSI 수업)을 개발하고, 학생들이 수업의 각 단계에서 인식하는 교육적 효과를 탐색해보았다. 디지털 기술을 활용하여 이야기를 제작하고 전달하는 디지털스토리텔링은 자신의 의견을 표현하는 동시에 학습의 결과를 공유하고 실천할 수 있는 기회를 제공하므로, 다양한 입장에 대한 이해와 타인과의 의견 조율이 요구되는 SSI 교육에 접목되었을 때 보다 상승효과를 가져올 수 있을 것으로 예상하였다. DST-SSI 수업은 교육과정과 밀접하게 연계되는 네 가지 주제를 선정한 후 각각의 SSI 주제에 적합한 DST 활동을 삽입하는 방식으로 구성되었으며, 본 연구에는 수업에 참여한 중학교 3학년 학생 중 24명이 참여하였다. 4명씩 그룹을 지어 포커스 그룹 면담을 진행하였으며, 면담내용은 모두 전사하여 분석에 이용하였다. 연구 결과, 학생들은 각각의 SSI 주제와 관련된 내용을 검색하고 자료를 수집하는 탐색 및 토의 과정에서 그동안 미처 인식하지 못했던 사회 윤리적 측면을 인식하게 되었으며, 주제를 둘러싼 입장이 매우 다양할 수 있음을 확인하고 수용하게 되었다. DST를 사전 제작하는 과정에서는 모둠의 의견을 효과적으로 반영하는 이야기를 전개하고자 다양한 관점을 조율했으며, 실생활에서 살펴볼 수 있는 자연스러운 상황을 주제로 하는 등 시청자의 공감을 이끌어낼 수 있는 감성적인 콘텐츠를 활용하는 방법을 고민하기도 하였다. 또한 학생들은 실제 DST를 제작하면서 자신이 전달하고자 하는 메시지를 보다 효과적으로 전달하기 위해 사운드트랙이나 시각효과, 화면 구성 등의 요소를 고려한 다양한 방법을 모색하였다. 마지막으로, 웹을 통한 디지털 스토리의 공유와 피드백 단계에서는 제작과정에서는 미처 깨닫지 못했던 내용을 확인하는 동시에, 해당 문제와 관련하여 실생활에서 실천할 수 있는 것을 찾아 행동으로 옮겨보는 노력을 한 것으로 드러났다.

수도 이앙노동의 성력화 연구 제3보. 수도초형별 이앙밀도와 시비량의 상호작용 반응모형 분석 (Labor-saving Feasibilities in Transplanting of Paddy Rice III. Intepretation of Interactions between Transplanting Density and Fertilizer Application in Paddy Rice)

  • 구자옥;이영만
    • 한국작물학회지
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    • 제30권3호
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    • pp.217-222
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    • 1985
  • 초형이 다른 3종의 수도 Isogenic line(Open-Spread- 및 Broom-type)을 5수준의 이앙밀도(47.62, 22.22, 15.15, 15.11 및 8.33주/$m^2$)와 4수준의 시비조건(증비, 보비, 감비 및 무비)에 공시하여 얻은 수량자료를 Multiple regression polynomial 수식으로 고정하고 편미분하여 밀도와 시비및 밀도$\times$시비의 작용력을 해석하였다. 그 결과는 다음과 갈다. 1. 소식조건하에서의 밀도변동에 따른 수량 반응은 Broom-type이 가장 높고 예민하였다(도 1). 2. 이앙밀도의 작용력〔$\delta$f(D, F)/$\delta$D〕은 Open-, 및 Spread-type이 다비에서 높아지는 대신에Broom-type은 시비와 관계없이 소식 및 밀식에서 높은 경향이었다.(도 2). 3. 시비율의 작용력 〔$\delta$f(D, F)/$\delta$D〕은 0~1000kg/10a 범위로서 Open- 및 Spread-type에서는 밀식조건하에서 높았으나 Broom-type에서는 소식조건하에서 소비 및 다비의 작용력이 큰 경향이었다(도 3). 4. Broom-type의 소식조건하에서 밀도$\times$시비의 상호작용력 〔$\delta$$^2$F(D, F)/$\delta$D$\delta$F〕은 음성을 나타내었고, Open- 및 Spread-type은 표준 및 밀식과 증비 조건에서 양성을 나타내었다(도 4). 5. $m^2$당 11~14주의 소식조건하에서 추정되는 소요시비수준은 Open-type 이 1.3~1.5배비인 반면에 Broom-type은 1.5배비 이상의 수준인 것으로 판단되었다. 6. 소식에 의한 이앙노동의 생력화를 위해서는 다비수용이 가능한 Broom-type의 연구가 필요할 것으로 해석이 된다.

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간세포에서 PAH의 구조 의존적 작용기전 (Structure-dependent Mechanism of Action of Poly Aromatic Hydrocarbons in Cultured Primary Hepatocytes)

  • 김선영;홍성범;양재호
    • Toxicological Research
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    • 제22권1호
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    • pp.23-30
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    • 2006
  • Among poly aromatic hydrocarbons, dioxin and PCBs are the most controversial environmental pollutants in our modern life. These pollutants are known as human carcinogens, and liver is the most sensitive target in animal cancer models. Specific aims of the study were focused on the mechanism of carcinogenesis in hepatocytes and the structure-activity relation among these diverse environmental chemicals. Because key mechanisms of dioxin-induced carcinogenesis in human epithelial cell model are the alteration of signal transduction pathway and PKC isoforms, the alteration of the signal transduction pathways and other factors associated with carcinogenesis were studied. Rat hepatocytes cultured under the sandwich protocols were exposed with the various concentration of dioxins and PCBs, and signal transduction pathway, protein kinase C isoforms, oxidant stress, and apoptotic nuclei were evaluated. Since it is important to understand the structure-activity relation among these chemicals to properly assess the carcinogenic potentials, the study analyzed the parameters associated with carcinogenic processes, based on their structural characteristics. In addition, signal transduction pathways and PKC isoforms involved in inhibition of UV-induced apoptosis were also analyzed to elaborate the tumor promotion mechanism of these chemicals. Induction of apoptosis by UV irradiation was optimal at $60\;J/m^2$ in primary hepatocyte in culture. Compared to non coplanar PCBs such as PCB 114 and PCB 153, coplanar PCBs such as PCB 77 and PCB126 showed a stronger inhibition of apoptosis induced by UV irradiation. Production of reactive oxygen species (ROS) was more stimulated by non-coplanar PCBs than coplanar PCBs with the most potent induction of ROS by chlorinated non-coplanar PCB. As compared to the level of induction by PCB126, non-coplanar PCB153 showed a higher increase of intracellular concentrations. Besides the alteration of intracellular calcium concentration, translocation of PKC from cytosolic fraction to membrane fraction was clearly observed upon the exposure of non-coplanar PCB. Taken together, the present study demonstrated that there is a potent structure-activity relationship among PCB congeners and the mechanism of PAH-induced carcinogenesis is structure-specific. The study suggested that more diverse pathways of PAH-induced carcinogenesis should be taken into account beyond the boundary of Ah receptor dogma to assess the health impact of PAH with more accuracy.

침치료 원리를 이용한 안면 통증 치료기 개발 (Development of Orofacial Pains Therapy System based on Acupuncture Principles)

  • 이용흠;박창규
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제9권5호
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    • pp.1045-1051
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    • 2005
  • 한의학적 침구치료원리에 근거한 새로운 자극방식을 통해 치료효과를 증대시킬 수 있는 구강안면 동통 진단/치료기를 개발하였다. 이 새로운 DDTS-1 치료기는 기존방식과는 달리 캐패시터를 이용하여 동통발생 원인인 인체의 과잉 이온전하를 흡수하여 치료하는 방식이다. 과도한 이온전하를 흡수하여 치료하기 위한 최적 파라미터 추출은 실험을 통해, 캐패시터의 충방전을 제어하기 위한 제어신호의 최적의 주파수는 6hz, 캐패시턴스는 $0.1\~0.33{\mu}F$으로 결정하였다. 임상실험을 통해 시스템의 검증을 위해 치성동통환자, 3차 신경통환자 등을 대상으로 정상부위와 이상부위의 전위를 측정하였다. 그 결과, 기존 자극기는 치료전과 후의 전위차가 매우 작았으며 DDTS-1은 생체전위차가 동일하거나 비슷해지는 뚜렷한 차이를 보였다. 따라서, DDTS-1의 자극방식이 기존의 전기적 자극방식보다 치료효과 측면에서 더 효과적이며 이는 캐패시터를 이용한 인체 이온전하 흡수방식의 타당성을 검증하였다. 즉, DDTS-1 치료기의 자극방식에 따른 동통조절기전의 이론적 타당성을 검증하고 성능 및 신뢰성을 검증하였다.

Painful Channels in Sensory Neurons

  • Lee, Yunjong;Lee, Chang-Hun;Oh, Uhtaek
    • Molecules and Cells
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    • 제20권3호
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    • pp.315-324
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    • 2005
  • Pain is an unpleasant sensation experienced when tissues are damaged. Thus, pain sensation in some way protects body from imminent threat or injury. Peripheral sensory nerves innervated to peripheral tissues initially respond to multiple forms of noxious or strong stimuli, such as heat, mechanical and chemical stimuli. In response to these stimuli, electrical signals for conducting the nociceptive neural signals through axons are generated. These action potentials are then conveyed to specific areas in the spinal cord and in the brain. Sensory afferent fibers are heterogeneous in many aspects. For example, sensory nerves are classified as $A{\alpha}$, $-{\beta}$, $-{\delta}$ and C-fibers according to their diameter and degree of myelination. It is widely accepted that small sensory fibers tend to respond to vigorous or noxious stimuli and related to nociception. Thus these fibers are specifically called nociceptors. Most of nociceptors respond to noxious mechanical stimuli and heat. In addition, these sensory fibers also respond to chemical stimuli [Davis et al. (1993)] such as capsaicin. Thus, nociceptors are considered polymodal. Recent advance in research on ion channels in sensory neurons reveals molecular mechanisms underlying how various types of stimuli can be transduced to neural signals transmitted to the brain for pain perception. In particular, electrophysiological studies on ion channels characterize biophysical properties of ion channels in sensory neurons. Furthermore, molecular biology leads to identification of genetic structures as well as molecular properties of ion channels in sensory neurons. These ion channels are expressed in axon terminals as well as in cell soma. When these channels are activated, inward currents or outward currents are generated, which will lead to depolarization or hyperpolarization of the membrane causing increased or decreased excitability of sensory neurons. In order to depolarize the membrane of nerve terminals, either inward currents should be generated or outward currents should be inhibited. So far, many cationic channels that are responsible for the excitation of sensory neurons are introduced recently. Activation of these channels in sensory neurons is evidently critical to the generation of nociceptive signals. The main channels responsible for inward membrane currents in nociceptors are voltage-activated sodium and calcium channels, while outward current is carried mainly by potassium ions. In addition, activation of non-selective cation channels is also responsible for the excitation of sensory neurons. Thus, excitability of neurons can be controlled by regulating expression or by modulating activity of these channels.

Assessment of the Therapeutic Potential of Persimmon Leaf Extract on Prediabetic Subjects

  • Khan, Mohd M.;Tran, Bao Quoc;Jang, Yoon-Jin;Park, Soo-Hyun;Fondrie, William E.;Chowdhury, Khadiza;Yoon, Sung Hwan;Goodlett, David R.;Chae, Soo-Wan;Chae, Han-Jung;Seo, Seung-Young;Goo, Young Ah
    • Molecules and Cells
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    • 제40권7호
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    • pp.466-475
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    • 2017
  • Dietary supplements have exhibited myriads of positive health effects on human health conditions and with the advent of new technological advances, including in the fields of proteomics, genomics, and metabolomics, biological and pharmacological activities of dietary supplements are being evaluated for their ameliorative effects in human ailments. Recent interests in understanding and discovering the molecular targets of phytochemical-gene-protein-metabolite dynamics resulted in discovery of a few protein signature candidates that could potentially be used to assess the effects of dietary supplements on human health. Persimmon (Diospyros kaki) is a folk medicine, commonly used as dietary supplement in China, Japan, and South Korea, owing to its different beneficial health effects including anti-diabetic implications. However, neither mechanism of action nor molecular biomarkers have been discovered that could either validate or be used to evaluate effects of persimmon on human health. In present study, Mass Spectrometry (MS)-based proteomic studies were accomplished to discover proteomic molecular signatures that could be used to understand therapeutic potentials of persimmon leaf extract (PLE) in diabetes amelioration. Saliva, serum, and urine samples were analyzed and we propose that salivary proteins can be used for evaluating treatment effectiveness and in improving patient compliance. The present discovery proteomics study demonstrates that salivary proteomic profile changes were found as a result of PLE treatment in prediabetic subjects that could specifically be used as potential protein signature candidates.

CIDP와 CMT 1형의 전기생리학적 특성에 대한 정량 분석: 감각신경연구 (Quantitative Analysis of Electrophysiological Characteristics of CIDP and CMT Type 1: Sensory Nerve Research)

  • 강지혁
    • 대한임상검사과학회지
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    • 제53권2호
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    • pp.151-157
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    • 2021
  • 선천성 유전질환인 CMT와 후천성 면역 매개 질환인 CIDP는 임상적 증상이 유사하므로 두 질환의 감별진단을 위해서는 말초신경의 전기생리학적 특징을 비교하는 것이 도움이 될 수 있다. 본 연구는 CIDP와 CMT 1형으로 확진된 환자의 신경전도검사 결과 중 감각신경전도검사의 주요 지표별 결과를 후향적으로 정량분석하여 두 질환군의 전기생리학적 특징을 규명하고자 하였다. CIDP (N=35)와 CMT1 (N=30)로 확진된 환자의 dCNAP와 SNCV를 이용하여 두 질환군의 중증도 분석, 유의성 검정, 비정상 범위별 비율분석 및 상관분석을 실시하여 통계적 차이를 기반으로 특징을 비교하였다. 두 질환 모두 전신성 말초신경다발신경병증의 특징이 관찰되었고, 장딴지신경의 손상이 가장 심한 것으로 확인되었다. CMT1군은 탈수초성 및 축삭성 신경병증을 동반하는 전신성 신경병증이고, CIDP보다 더 중증의 신경병증임이 확인되었다. 또한, 상관계수 및 산점도 분석에서 CMT1은 신경 손상 범위가 전체 신경에서 균등한 전기생리학적 특징이 관찰되었다. 감각신경전도검사의 결과를 기반으로한 본 연구결과가 CIDP와 CMT 1형의 감별진단 및 연구에 도움이 될 것으로 사료된다.

중국군의 해양작전능력과 한국군의 과제 (PRC Maritime Operational Capability and the Task for the ROK Military)

  • 김민석
    • Strategy21
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    • 통권33호
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    • pp.65-112
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    • 2014
  • Recent trends show that the PRC has stepped aside its "army-centered approach" and placed greater emphasis on its Navy and Air Force for a wider range of operations, thereby reducing its ground force and harnessing its economic power and military technology into naval development. A quantitative growth of the PLA Navy itself is no surprise as this is not a recent phenomenon. Now is the time to pay closer attention to the level of PRC naval force's performance and the extent of its warfighting capacity in the maritime domain. It is also worth asking what China can do with its widening naval power foundation. In short, it is time to delve into several possible scenarios I which the PRC poses a real threat. With this in mind, in Section Two the paper seeks to observe the construction progress of PRC's naval power and its future prospects up to the year 2020, and categorize time frame according to its major force improvement trends. By analyzing qualitative improvements made over time, such as the scale of investment and the number of ships compared to increase in displacement (tonnage), this paper attempts to identify salient features in the construction of naval power. Chapter Three sets out performance evaluation on each type of PRC naval ships as well as capabilities of the Navy, Air Force, the Second Artillery (i.e., strategic missile forces) and satellites that could support maritime warfare. Finall, the concluding chapter estimates the PRC's maritime warfighting capability as anticipated in respective conflict scenarios, and considers its impact on the Korean Peninsula and proposes the directions ROK should steer in response. First of all, since the 1980s the PRC navy has undergone transitions as the focus of its military strategic outlook shifted from ground warfare to maritime warfare, and within 30 years of its effort to construct naval power while greatly reducing the size of its ground forces, the PRC has succeeded in building its naval power next to the U.S.'s in the world in terms of number, with acquisition of an aircraft carrier, Chinese-version of the Aegis, submarines and so on. The PRC also enjoys great potentials to qualitatively develop its forces such as indigenous aircraft carriers, next-generation strategic submarines, next-generation destroyers and so forth, which is possible because the PRC has accumulated its independent production capabilities in the process of its 30-year-long efforts. Secondly, one could argue that ROK still has its chances of coping with the PRC in naval power since, despite its continuous efforts, many estimate that the PRC naval force is roughly ten or more years behind that of superpowers such as the U.S., on areas including radar detection capability, EW capability, C4I and data-link systems, doctrines on force employment as well as tactics, and such gap cannot be easily overcome. The most probable scenarios involving the PRC in sea areas surrounding the Korean Peninsula are: first, upon the outbreak of war in the peninsula, the PRC may pursue military intervention through sea, thereby undermining efforts of the ROK-U.S. combined operations; second, ROK-PRC or PRC-Japan conflicts over maritime jurisdiction or ownership over the Senkaku/Diaoyu islands could inflict damage to ROK territorial sovereignty or economic gains. The PRC would likely attempt to resolve the conflict employing blitzkrieg tactics before U.S. forces arrive on the scene, while at the same time delaying and denying access of the incoming U.S. forces. If this proves unattainable, the PRC could take a course of action adopting "long-term attrition warfare," thus weakening its enemy's sustainability. All in all, thiss paper makes three proposals on how the ROK should respond. First, modern warfare as well as the emergent future warfare demonstrates that the center stage of battle is no longer the domestic territory, but rather further away into the sea and space. In this respect, the ROKN should take advantage of the distinct feature of battle space on the peninsula, which is surrounded by the seas, and obtain capabilities to intercept more than 50 percent of the enemy's ballistic missiles, including those of North Korea. In tandem with this capacity, employment of a large scale of UAV/F Carrier for Kill Chain operations should enhance effectiveness. This is because conditions are more favorable to defend from sea, on matters concerning accuracy rates against enemy targets, minimized threat of friendly damage, and cost effectiveness. Second, to maintain readiness for a North Korean crisis where timely deployment of US forces is not possible, the ROKN ought to obtain capabilities to hold the enemy attack at bay while deterring PRC naval intervention. It is also argued that ROKN should strengthen its power so as to protect national interests in the seas surrounding the peninsula without support from the USN, should ROK-PRC or ROK-Japan conflict arise concerning maritime jurisprudence. Third, the ROK should fortify infrastructures for independent construction of naval power and expand its R&D efforts, and for this purpose, the ROK should make the most of the advantages stemming from the ROK-U.S. alliance inducing active support from the United States. The rationale behind this argument is that while it is strategically effective to rely on alliance or jump on the bandwagon, the ultimate goal is always to acquire an independent response capability as much as possible.