• 제목/요약/키워드: Brain Signal

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New Protein Extraction/Solubilization Protocol for Gel-based Proteomics of Rat (Female) Whole Brain and Brain Regions

  • Hirano, Misato;Rakwal, Randeep;Shibato, Junko;Agrawal, Ganesh Kumar;Jwa, Nam-Soo;Iwahashi, Hitoshi;Masuo, Yoshinori
    • Molecules and Cells
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    • 제22권1호
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    • pp.119-125
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    • 2006
  • The rat is an accepted model for studying human psychiatric/neurological disorders. We provide a protocol for total soluble protein extraction using trichloroacetic acid/acetone (TCA/A) from rat (female) whole brain, 10 brain regions and the pituitary gland, and show that two-dimensional gel electrophoresis (2-DGE) using precast immobilized pH (4-7) gradient (IPG) strip gels (13 cm) in the first dimension yields clean silver nitrate stained protein profiles. Though TCA/A precipitation may not be "ideal", the important choice here is the selection of an appropriate lysis buffer (LB) for solubilizing precipitated proteins. Our results reveal enrichment of protein spots by use of individual brain regions rather than whole brain, as well as the presence of differentially expressed spots in their proteomes. Thus individual brain regions provide improved protein coverage and are better suited for differential protein detection. Moreover, using a phosphoprotein-specific dye, ingel detection of phosphoproteins was demonstrated. Representative high-resolution silver nitrate stained proteome profiles of rat whole brain total soluble protein are presented. Shortcomings apart (failure to separate membrane proteins), gel-based proteomics remains a viable option, and 2-DGE is the method of choice for generating high-resolution proteome maps of rat brain and brain regions.

Noninvasive Brain Stimulation Using a Modulated Microwave Signal

  • Seo, Taeyoon;Oh, Seongwoog;Jung, Dahee;Huh, Yeowool;Cho, Jeiwon;Kwon, Youngwoo
    • Journal of electromagnetic engineering and science
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    • 제18권1호
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    • pp.70-72
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    • 2018
  • We propose a microwave signal generation system for brain stimulation. The existing brain stimulation system uses a signal of several tens of kHz, and the magnetic field distribution is wide. Microwave is used to locally limit the distribution of the electromagnetic field and to change the action potential of the cell with less power. The switch modulates the microwave signal to obtain a pulse envelope. The action potential of the cell can be controlled to the excitation/inhibition state by adjusting the repetition frequency. These results are confirmed by measuring the cell potential of the mouse brain.

Time-multiplexing과 바이오 피드백을 이용한 EEG기반 뇌-컴퓨터 인터페이스 시스템 (EEG Based Brain-Computer Interface System Using Time-multiplexing and Bio-Feedback)

  • 배일한;반상우;이민호
    • 센서학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.236-243
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    • 2004
  • In this paper, we proposed a brain-computer interface system using EEG signals. It can generate 4 direction command signal from EEG signals captured during imagination of subjects. Bandpass filter used for preprocessing to detect the brain signal, and the power spectrum at a specific frequency domain of the EEG signals for concentration status and non-concentration one is used for feature. In order to generate an adequate signal for controlling the 4 direction movement, we propose a new interface system implemented by using a support vector machine and a time-multiplexing method. Moreover, bio-feed back process and on-line adaptive pattern recognition mechanism are also considered in the proposed system. Computer experimental results show that the proposed method is effective to recognize the non-stational brain wave signal.

다양한 두개강내 질환의 확산강조 자기공명영상 : 임상적 유용성 (Diffusion-Weighted MR Imaging of Various Intracranial Diseases : Clinical Utility)

  • 김영준
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제2권1호
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    • pp.104-112
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    • 1998
  • 목적 : 다양한 두개강내 질환을 가진 환자들을 대상으로 확산강조영상을 시행하여 병변의 신호강도를 분석함으로써 확산강조영상의 임상적 유용성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 전향적으로 무작위 추출하여 확산강조영상을 시행한 70명의 환자(급성 뇌경색 20명, 만성 뇌경색 또는 소혈관 질환 21명, 두개강내 원발성 종양 14명, 뇌전이 3명, 뇌종양 5명, 뇌혈종 5명, 퇴행중의 유구낭미충 1명, 유피낭종 1명)를 대상으로 하였다. 확산강조영상은 1.5T 장치를 사용하여, single shot spin echo EPI 기법을 사용하여, 6500ms TR, 107ms TE, $128{\times}128$ matrix, 1 number of excitation, $24{\times}24{\;}cm$ field of view, 5-7mm slice thickness, 2-3 mm inter-slice gap으로, x, y, z 세방향으로 확산경사자기($b=1000s{\;}/{\;}textrm{mm}^2$)를 가하여 얻었다. 병변의 신호강도의 평가는 정성적인 분석에서는 병변의 신호강도를 임의의 5단계로 구분하여 분석하였고, 정량적 분석에서는 ROI(region of interest)를 이요하여 병변의 신호강도를 측정하여, 반대쪽 정상 뇌실질에서 얻은 신호강도와의 상대적 신호강도비를 구하였다. 결과 : 정성적 분석에서 매우 높은 신호강도를 보인 병변은 모든 예의 급성 뇌경색, 뇌농양, 유피낭종, 그리고 퇴행성 유구낭미충의 낭성 병변이었다. 뇌혈종은 모든 예에서 병변내에 매우 높은 신호강도와 낮은 신호강도가 혼재되어 있었다. 1명의 종양환자에서는 고형성 부분에 국소적인 매우 높은 신호강도가 보였다. 이들 병변 각각의 뇌실질에 대한 평균 신호 강도비는 모두 2.5 이상이엇다. 정성적 분석에서 죄실질과 같은 정도의 신호강도를 보인 경우는 실경교증(71%), 뇌종양의 고형성 부분(64%), 뇌전이 (100%), 혈관성 부종(67%)이었으며, 이들 병변의 뇌실질에 대한 평균 신호강도비는 1.15에서 1.28로 서로간에 의미있는 차이는 없었다.(p>0.1). 매우 낮거나 약간 낮은 신호강도를 보인 경우는 낭성 뇌연화증과 종양내 괴사로서, 평균 신호강도비는 각각 0.45와 0.42였다. 결론 : 급성 뇌경색, 뇌농양, 유피낭종, 퇴행중의 유구낭미충은 확산강조영상에서 매우 높은 신호강도를 보여, 다른 실환과의 감별 진단에 유용할 것으로 생각되며, 특히 뇌농양과 괴사나 낭성 부분을 포함한 뇌종양과의 감별에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

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뇌파 및 Evoke potential을 이용한 실시간 Brain mapping system (Real-time brain mapping system using EEG and evoke potential)

  • 조상흠;김판기;박수경;김지은;송은;강만희;안창범
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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    • pp.1983-1984
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    • 2008
  • 뇌 활동의 전기적 신호인 뇌파(EEG)와 외부 자극에 대한 유발 전위(EP)를 측정하여 실시간으로 뇌지형도를 생성하는 real-time brain mapping system을 개발하였다. 측정 전극은 32채널을 사용하였고, EEG를 실시간 및 누적 주파수 분석을 통한 뇌파의 활성도 진단, EP를 측정하여 시각적/청각적 자극에 의한 유발 전위 분석을 할 수 있다. 본 시스템은 측정 대상군의 통계적 분석을 위한 Database를 구축하였고, 신뢰성 높은 뇌파 및 유발 전위 신호를 위하여 실시간 측정과정 및 측정 후 Data 검토과정에서 다양한 Artifact 제거 알고리즘이 도입되었다. 또한, 32 채널 Brain map을 구성하여 뇌파를 공간적으로 분석 가능하며, 시간 및 주파수의 증가에 따라 Brain map을 동영상화하여 시간적/주파수적 변화에 따른 분석이 가능하다.

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두개강내 종양의 확산강조자기공명영상: 임상적 유용성 (Diffusion-Weighted MR Imaging of the Brain Tumors: The Clinical Usefulness)

  • 이영철;서정진;정광우;강형근;김윤현
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제4권1호
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    • pp.34-41
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    • 2000
  • 목적: 두개강내 종양의 감별진단에 있어서 확산강조자기공명영상(DWi: diffusion weighted MR imaging)의 임상적 유용성을 알아 보고자 하였다. 대상 및 방법: 19예의 두개강내 종양(전이암 10예, 고등급 교종 4예, 저등급 성상세포종 4예, 핍지교종 1예)을 대상으로 1.5T 장치를 이용하여 통상적인 자기공명영상과 EPI기법을 사용한 DWI(TR/TE=6500/107, b value 1000)를 얻었다. DWI에서 종%$\varepsilon$을 고형성분, 괴사나 낭성 부위, 주위 부종으로 나누어 신호강도(뇌설과 뇌실질을 기준으로 5등급으로 나눔)와 벙변과 반 대쪽 정상 뇌설질의 상대적 신호강도비(SIR: signal intensity ratio)를 구하였다. 이렇게 얻어진 종양간의 신호강도와 신호강도비의 차이를 독립표본 T 검정을 이용하여 비교 분석하였다. 결과: DWI에서 고형성분의 경우 전이암과 고등급 교종은 전예에서 뇌실질보다 고신호강도를 보 였으며, 저등급 성상세포종과 핍지교종은 뇌실질과 등신호 또는 약간 높은 신호강도를 보였다. 각각의 고형성분에서 평균 신호강도비는 전이암 1.52, 고등급 교종 1.48, 저등급 성상세포종 1.16, 핍지교종 1.31로 측정되어서 전반적으로 악성도가 증가할수록 높은 신호강도비를 보였다(P(0.05). 종양 주위 부종은 전이암 10예와 고등급 교종 4예에서 관찰되었으며 이중 전이암 7예, 고등급 교종 2예에서는 뇌실질과 유사한 신호강도를 보인 반면 나머지 5예들에서는 뇌실 질보다 높은 신호강도로 관찰되었다. 부종에서의 평균 신호강도비는 전이암이 1.14, 고등급 교종 1.31로 전이암에서 낮게 관찰되었지만 통계적 의의는 없었다(p >0.05). 괴사나 낭성부위의 평균 신호강도비는 0.63이였다. 조영증강되지 않았던 6예의 고형성분중 3예는 주위 부종보다 고신호강도를보여 종양의 경계가통상적인 자기공명영상에 비해 우수하였다. 결론: DWI에서 뇌종양의 고형성분의 신호강도는 종양의 악성도가 높을수록 고신호강도를 보였고 종양 주위 부종은 DWI기법에 기인된 고유효과인 "T2 shine through effect"와 혈관성 부종의 정도 간의 우열에 따라 다양한 소견을 보였으며, 또한 DWI에서 종양과 주위 부종과의 관계를 좀더 명확하게 구분 할 수 있었다.

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딥 뉴럴 네트워크의 적절한 구조 및 자가-지도 학습 방법에 따른 뇌신호 데이터 표현 기술 분석 및 고찰 (Analysis and Study for Appropriate Deep Neural Network Structures and Self-Supervised Learning-based Brain Signal Data Representation Methods)

  • 고원준
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제19권1호
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    • pp.137-142
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    • 2024
  • 최근, 의료 데이터 표현 분야에서 딥러닝 방법들이 사실상의 표준으로 자리잡고 있다. 하지만, 딥러닝 기술은 내재적으로 많은 양의 학습 데이터를 필요로 하므로 대규모의 데이터를 확보하기 쉽지 않은 의료 분야에서는 직접적인 적용이 어려운 실정이다. 특히 뇌신호 모달리티의 경우, 변동성이 크기 때문에 여전히 데이터 부족 문제를 가진다. 이에, 최근 연구에서는 뇌신호의 시간-공간-주파수 특징을 적절하게 추출할 수 있는 딥 뉴럴 네트워크 구조를 설계하거나, 혹은 자가-지도 학습 방법을 도입하여 뇌신호의 신경생리학적 특징을 미리 학습하도록 한다. 본 논문에서는, 최근 각광받는 기술인 뇌-컴퓨터 인터페이스 및 피험자 상태 예측 등의 관점에서 소규모데이터를 다루기 위해 적용되는 방법론에 대한 분석 및 향후 기술 방향성을 제시한다. 먼저 현재 제안되고 있는 뇌신호 표현을 위한 딥 뉴럴 네트워크 구조에 대해 분석한다. 또한 뇌신호의 특성을 잘 학습하기 위한 자가-지도 학습 방법론을 분석한다. 끝으로, 딥러닝 기반 뇌신호 분석을 위한 중요 시사점 및 방향성에 관하여 논한다.

Improved Perfusion Contrast and Reliability in MR Perfusion Images Using A Novel Arterial Spin Labeling

  • Jahng, Geon-Ho;Xioaping Zhu;Gerald Matson;Weiner, Michael-W;Norbert Schuff
    • 한국의학물리학회:학술대회논문집
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    • 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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    • pp.341-344
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    • 2002
  • Neurodegenerative disorders, like Alzheimer's disease, are often accompanied by reduced brain perfusion (cerebral blood flow). Using the intrinsic magnetic properties of water, arterial spin labeling magnetic resonance imaging (ASLMRI) can map brain perfusion without injection of radioactive tracers or contrast agents. However, accuracy in measuring perfusion with ASL-MRI can be limited because of contributions to the signal from stationary spins and because of signal modulations due to transient magnetic field effects. The goal was to optimize ASL-MRI for perfusion measurements in the aging human brain, including brains with Alzheimer's disease. A new ASL-MRI sequence was designed and evaluated on phantom and humans. Image texture analysis was performed to test quantitatively improvements. Compared to other ASL-MRI methods, the newly designed sequence provided improved signal to noise ratio improved signal uniformity across slices, and thus, increased measurement reliability. This new ASL-MRI sequence should therefore provide improved measurements of regional changes of brain perfusion in normal aging and neurodegenerative disorders.

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이두근의 근전도 출력과 동기화된 뇌파의 활성도 변화와 신호의 제어 가능성 (Changes in EEG Activity Synchronized with EMG output of Biceps and Signal Control Possibility)

  • 전부일;조현찬
    • 전기전자학회논문지
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    • 제22권4호
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    • pp.1195-1201
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    • 2018
  • 본 논문은 인간의 신체활동에 있어서 뇌의 신호가 연결된 근육으로 정보를 제공하고 받아오는 과정에서 유의미한 결과를 나타내는지에 관한 관계를 해석한다. 사람의 의식적 활동은 활동에 필요한 근육의 동작을 위하여 뇌로부터 생성된 전기신호의 전달에 의해 가능해 진다. 근육의 활성정보를 가지고 있는 근전도 신호는 근육활성화의 결과를 전기적인 신호로 출력하는데, 이 출력은 보통 근육의 수축과 이완에 따른 근육활성 정보를 출력한다. 본 연구에서는 이런 뇌전도와 근전도를 실시간으로 추출하여 데이터를 획득하고, 데이터 분석을 통해 눈으로 쉽게 확인하기 어려운 두 신호간의 관계를 분석하는데 목적이 있다.

마이크로 4.7T MRI SE Sequence에서 T2강조효과를 위한 최적의 Flip Angle (Optimal Flip Angle for T2-Weighted Effect in Micro 4.7T MRI SE Sequence)

  • 이상호
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제42권2호
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    • pp.113-117
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    • 2019
  • The purpose of this study was to investigate the FA value which can produce the best T2-weighted images by measuring the signal intensity and noise according to the FA value change in the brain image and the abdominal image of the mouse using micro-MRI. Brain imaging and abdominal imaging of BALB / C mice weighing 20g were performed using 4.7T (Bruker BioSpin MRI GmbH) micro-MRI equipment, Turbo RARE-T2 (spin echo-T2) images were scanned at TR 3500 msec and TE 36 msec. The changes of the FA values were $60^{\circ}$, $80^{\circ}$, $100^{\circ}$, $120^{\circ}$, $140^{\circ}$, $160^{\circ}$ and $180^{\circ}$. We measured signal intensity according to FA values of ventricle and thalamus in brain imaging, The signal intensity of kidney and muscle around the kidney was measured in abdominal images. To obtain SNR and CNR, we measured the background signals of two different parts, not the tissue. In the brain (thalamus) image, the signal intensity of FA $100^{\circ}$ was 7,433 and SNR (6.49) was the highest. In the abdominal (kidney) image, the signal intensity was highest at 16,523 when FA was $120^{\circ}$, and the highest SNR was 8.54 when FA was $140^{\circ}$. The CNR value of the brain image was 1.38 at FA $60^{\circ}$ and gradually increased to 8.29 at FA $180^{\circ}$. The CNR value of the muscle adjacent to the kidney gradually increased from 2.36 when the FA value was $60^{\circ}$ and the highest value was 4,57 at the FA value $180^{\circ}$.