We have developed a 3-D image processing and display technique that include image resampling, modification of MIP, and fusion of MIP image and volumetric rendered image. This technique facilitates the visualization of the three-dimensional spatial relationship between vasculature and surrounding organs by overlapping the MIP image on the volumetric rendered image of the organ. We applied this technique to a MR brain image data to produce an MRI angiogram that is overlapped with 3-D volume rendered image of brain. MIP technique was used to visualize the vasculature of brain, and volume rendering was used to visualize the other structures of brain. The two images are fused after adjustment of contrast and brightness levels of each image in such a way that both the vasculature and brain structure are well visualized either by selecting the maximum value of each image or by assigning different color table to each image. The resultant image with this technique visualizes both the brain structure and vasculature simultaneously, allowing the physicians to inspect their relationship more easily. The presented technique will be useful for surgical planning for neurosurgery.
Myoung-Sook Shin;YoungJoo Lee;Ik-Hyun Cho;Hyun-Jeong Yang
Journal of Ginseng Research
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v.48
no.3
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pp.286-297
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2024
Brain plasticity refers to the brain's ability to modify its structure, accompanied by its functional changes. It is influenced by learning, experiences, and dietary factors, even in later life. Accumulated researches have indicated that ginseng may protect the brain and enhance its function in pathological conditions. There is a compelling need for a more comprehensive understanding of ginseng's role in the physiological condition because many individuals without specific diseases seek to improve their health by incorporating ginseng into their routines. This review aims to deepen our understanding of how ginseng affects brain plasticity of people undergoing normal aging process. We provided a summary of studies that reported the impact of ginseng on brain plasticity and related factors in human clinical studies. Furthermore, we explored researches focused on the molecular mechanisms underpinning the influence of ginseng on brain plasticity and factors contributing to brain plasticity. Evidences indicate that ginseng has the potential to enhance brain plasticity in the context of normal aging by mediating both central and peripheral systems, thereby expecting to improve age-related declines in brain function. Moreover, given modern western diet can damage neuroplasticity in the long term, ginseng can be a beneficial supplement for better brain health.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.30
no.6
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pp.561-575
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2023
Brain network analysis has attracted the interest of neuroscience researchers in studying brain diseases. Magnetoencephalography (MEG) is especially proper for analyzing functional connectivity due to high temporal and spatial resolution. The application of graph theory for functional connectivity analysis has been studied widely, but research on network modeling for MEG still needs more. Temporal exponential random graph model (TERGM) considers temporal dependencies of networks. We performed the brain network analysis, including static/temporal network statistics, on two groups of epilepsy patients who removed the left (LT) or right (RT) part of the brain and healthy controls. We investigate network differences using Multiset canonical correlation analysis (MCCA) and TERGM between epilepsy patients and healthy controls (HC). The brain network of healthy controls had fewer temporal changes than patient groups. As a result of TERGM, on the simulation networks, LT and RT had less stable state than HC in the network connectivity structure. HC had a stable state of the brain network.
The purpose of this study was to analyze 181 papers about brain-based learning appeared in domestic scientific journals from 1989 to May of 2012 and suggest application conditions in elementary science education. The results of this study summarizes as follows; First, learning activity suggested by brain-based learning study is mainly explained by working of brain function. Learning activity explained by brain-based learning study are divided into 'learning according to specialized brain function, learning according to brain function integration and learning beyond specialization and integration of hemispheres'. Second, it searched how increased knowledge of brain structure and function affects learning. Analysis from this point of view suggests that brain-based learning study affects learning in many ways especially emotion, creativity and learning motivation. Third, brain-based learning study suggests various possibilities of learning activity reflecting brain plasticity. Plasticity which is one of most important characteristics of brain supports the validity of learning activity as learning disorder treatment and explains the possibility of selective increment of brain function by leaning activity and the need of whole-brain approach to learning activity. Fourth, brain-based learning brought paradigm shifts in education field. It supports learning sophistication on the understanding of student's learning activity, guides learning method that reflects the characteristics of subject and demands reconstruction of curriculum. Fifth, there are many conditions to apply brain-based learning in elementary science education field, learning environment that fits brain-based learning, change of perspectives on teaching and learning of science educators and development of brain-based learning curriculum are needed.
Koo B.B.;Lee Jong-Min;Kim June Sic;Kim In Young;Kim Sun I.
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.26
no.3
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pp.129-132
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2005
It is one of the most important issues to determine a target brain image that gives a common coordinate system for a constructing population-based brain atlas. The purpose of this study is to provide a simple and reliable procedure that determines the target brain image among the group based on the inherent structural information of three-dimensional magnetic resonance (MR) images. It uses only 11 lines defined automatically as a feature vector representing structural variations based on the Talairach coordinate system. Average characteristic vector of the group and the difference vectors of each one from the average vector were obtained. Finally, the individual data that had the minimum difference vector was determined as the target. We determined the target brain image by both our algorithm and conventional visual inspection for 20 healthy young volunteers. Eighteen fiducial points were marked independently for each data to evaluate the similarity. Target brain image obtained by our algorithm showed the best result, and the visual inspection determined the second one. We concluded that our method could be used to determine an appropriate target brain image in constructing brain atlases such as disease-specific ones.
Tumors of the brain are the deadliest, with a life expectancy of only a few years for those with the most advanced forms. Diagnosing a brain tumor is critical to developing a treatment plan to help patients with the disease live longer. A misdiagnosis of brain tumors will lead to incorrect medical treatment, decreasing a patient's chance of survival. Radiologists classify brain tumors via biopsy, which takes a long time. As a result, the doctor will need an automatic classification system to identify brain tumors. Image classification is one application of the deep learning method in computer vision. One of the deep learning's most powerful algorithms is the convolutional neural network (CNN). This paper will introduce a novel deep learning structure and image gradient to classify brain tumors. Meningioma, glioma, and pituitary tumors are the three most popular forms of brain cancer represented in the Figshare dataset, which contains 3,064 T1-weighted brain images from 233 patients. According to the numerical results, our method is more accurate than other approaches.
Rian Kang;Soomin Park;Saewoon Shin;Gyusoo Bak;Jong-Chan Park
BMB Reports
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v.57
no.7
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pp.311-317
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2024
Brain organoid is a three-dimensional (3D) tissue derived from stem cells such as induced pluripotent stem cells (iPSCs) embryonic stem cells (ESCs) that reflect real human brain structure. It replicates the complexity and development of the human brain, enabling studies of the human brain in vitro. With emerging technologies, its application is various, including disease modeling and drug screening. A variety of experimental methods have been used to study structural and molecular characteristics of brain organoids. However, electrophysiological analysis is necessary to understand their functional characteristics and complexity. Although electrophysiological approaches have rapidly advanced for monolayered cells, there are some limitations in studying electrophysiological and neural network characteristics due to the lack of 3D characteristics. Herein, electrophysiological measurement and analytical methods related to neural complexity and 3D characteristics of brain organoids are reviewed. Overall, electrophysiological understanding of brain organoids allows us to overcome limitations of monolayer in vitro cell culture models, providing deep insights into the neural network complex of the real human brain and new ways of disease modeling.
When a statistical model has a hierarchical structure such as multilayer perceptrons in neural networks or Gaussian mixture density representation, the model includes distribution with unidentifiable parameters when the structure becomes redundant. Since the exact structure is unknown, we need to carry out statistical estimation or learning of parameters in such a model. From the geometrical point of view, distributions specified by unidentifiable parameters become a singular point in the parameter space. The problem has been remarked in many statistical models, and strange behaviors of the likelihood ratio statistics, when the null hypothesis is at a singular point, have been analyzed so far. The present paper studies asymptotic behaviors of the maximum likelihood estimator and the Bayesian predictive estimator, by using a simple cone model, and show that they are completely different from regular statistical models where the Cramer-Rao paradigm holds. At singularities, the Fisher information metric degenerates, implying that the cramer-Rao paradigm does no more hold, and that he classical model selection theory such as AIC and MDL cannot be applied. This paper is a first step to establish a new theory for analyzing the accuracy of estimation or learning at around singularities.
The robot has spread remarkably, is used not only in manufacturing but also in various other fields, and is becoming more popular in everyday life. At the same time, the functional demands for all manner of robots have been diversified. Education regarding robots has been developing in the computer, mechanism, sensor and artificial intelligence fields. Technical education which integrates all of the above is necessary and in great demand. We have developed an educational robot so that it can be used in education in fields including structure, sensory and brain function and can also organically integrate those.
This study is a process to study the life drawing teaching method considering professional characteristics in animation and has a study objective to design the model and teaching method which applies the strategies considering the creative mechanism of the brain. Recently, study results about integrated teaching method are being announced which apply brain based learning principles as the alternative arguments about teaching methods in each area based on creativeness. In other words, integrated education based on creative mechanism in the brain is applied not only to fine arts and drawing education, but also to the entire areas of the arts. Life drawing is an area which demands comprehensive teaching method that vivid expressions could be skillfully obtained by understanding the communication methods with the objects through cognitive senses, creativeness and movements beyond the structural knowledge about human body. Therefore in this study, the strategies and methods for the skillfulness of life drawing and consequently arranged education model structure drawing are to be designed based on the creativeness, study materials and content factors which were analyzed in previous stages of this study. In order to combine the content factors based on creativeness and study materials of the brain which are the results of previous studies, the conclusion has been reached that 5 step cognitive strategy stages to wake brain senses, flexibilize the brain, purify the brain, integrate the brain and become the master of the brain. Strategic methods to execute this were designed with brain gym, right brain energization drawing and HSP(high-level cognizance) training. Teaching and learning model structure diagram which is designed based on this is to be continued to teaching and learning guidelines during the relevant semesters after the research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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