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인간 대장암 세포 HT-29에서 Aloin에 의한 Apoptosis 유도 (Induction of Apoptosis in HT-29 Human Colorectal Cancer by Aloin)

  • 유은선;우중석;김성현;이재한;한소희;정수현;박영석;김병수;김상기;박병권;정지윤
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.495-501
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    • 2019
  • Aloin [1,8-Dihydroxy-10-(${\beta}$-D-glucopyranosyl)-3-(hydroxymethyl)-9(10H)-anthracenone]은 알로에에서 추출한 천연 안트라퀴논이다. 다양한 유형의 인간 암세포에서 항산화, 항암 효과가 있는 것으로 밝혀졌지만 인간 대장암 세포 HT-29에서 aloin의 항암 효과는 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 aloin이 인간 대장암 HT-29 세포에서 세포 사멸 작용을 발휘할 수 있는 메커니즘을 조사하였다. Aloin이 세포 생존율에 영향을 미치는지 알아보기 위해 대장암 세포 HT-29, 흑색종 세포 A375SM, 위암 세포 AGS를 aloin(0, 100, 200, 300 및 $400{\mu}M$)으로 처리하였을 때, HT29에서는 농도 의존적으로 세포 생존율을 감소시켰고, A375SM과 AGS 세포에서는 암세포 생존율의 감소가 보이지 않았다. 이러한 HT-29에서의 세포 생존율 감소가 세포자멸사로 인한 감소인지 확인하기 위해 DAPI stain과 flow cytometry를 실시한 결과 apoptotic body가 유의적으로 증가하고 세포 자멸사가 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 aloin이 대장암 세포 HT-29에서 세포 사멸 관련 단백질 발현 양상에 미치는 영향을 확인하기 위해 western blotting을 실시하였다. Aloin은 Bax, PARP의 분절을 농도 의존적으로 증가시켰고, caspase3, -8을 활성화시켰지만, Bcl-2는 대조군에 비해 변화가 없었다. Aloin에 의해 유도된 세포자멸사 기전을 확인하기 위해 MAPK pathway 중 p-p38과 p-ERK의 발현을 확인한 결과, p-p38을 up-regulation시키고 p-ERK의 down-regulation을 유도했다. 따라서, aloin은 인간 대장암에서 암세포 성장 억제 효과 및 암세포 사멸 유도로 암예방 약제로서의 개발 가능성이 있다고 사료된다.

인체 피부 세포주 (HaCaT)에서 Kaempferol, Quercetin의 Hyaluronan 합성 촉진 효과에 대한 연구 (The Effect of Kaempferol, guercetin on Hyaluronan-Synthesis Stimulation in Human Keratinocytes (HaCaT))

  • 김승훈;남개원;강병영;이해광;문성준;장이섭
    • 대한화장품학회지
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    • 제31권1호
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    • pp.97-102
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    • 2005
  • 수분 보유력이 우수한 hyaluronan (HA)은 피부 보습에 관여하는 여러 물질들 중 하나로 피부의 extracellular matrix를 구성하는 주요 성분 중 하나이다. Glycosaminoglycans (GAGs)의 구성 성분의 하나로 과거에는 진피에서 유래하는 것으로 알려져 왔으나 최근 연구들을 통해 표피에서 합성되는 것이 확인되었다. Polyphenolic compound의 일종인 kaempferol과 quercetin은 채소류 같은 식물성 음식에 많이 존재하는 것으로 알려져 있으며, kaempferol은 인체 표피세포에서 glutathione 합성을 증가시키고 quercetin은 lipoxygenase inhibitor로 PPAR (peroxisome proliferator activated receptor) - mediated 표피세포 분화를 억제하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 우리는 표피 세포주에서 이들 flavonoids -kaempferol, quercetin -의 HA 합성에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 물질 처리에 따른 HA 합성 효소인 hyaluronan synthase 1, 2, 3 (HAS1, 2, 3) 유전자 발현의 변화를 semi-quantitative RT-PCR을 통해 살펴보았다. 이들 flavonoid들에 의해 24 h 후 HAS2, 3 mRNA 발현이 증가되는 것을 발견하였다. 또한 HA 합성량의 변화를 알아보기 위해 ELISA를 수행하였다. 24 h 물질 처리 후 배지를 수거하여 HA 합성량을 살펴본 결과 이들 물질에 의해 합성이 유의하게 증가함을 알 수 있었다. 비록 합성 촉진에서의 효과가 retinoic acid에는 못 미치지만 kaempferol과 quercetin은 표피 세포주에서 농도 의존적으로 HA 합성을 증가시켰다. 위의 결과를 통해 flavonoid류인 kaempferol과 quercetin이 피부에서 HA 생산을 촉진시킴을 알 수 있었고 이를 통해 피부 보습과 잔주름 개선에 효과를 볼 수 있을 것으로 생각된다.

천연 약용식물 추출물의 여드름 원인균에 대한 항균 및 항염증 효과 (Antibacterial and Anti-inflammatory Effects of Medicinal Plants Against Acne-inducing Bacteria)

  • 이응지;배성윤;남궁우;이용화
    • 대한화장품학회지
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    • 제36권1호
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    • pp.57-63
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    • 2010
  • 여드름 완화 효과를 갖는 천연 약용식물 추출물을 개발하기 위하여 여드름 원인균에 대한 항균 활성 및 항염증 효과를 다양한 추출물을 대상으로 분석하였다. 검색 결과 얻어진 후보 소재들 중, 비교적 높은 항균 활성을 갖는 보골지, 당후박과 항염증 효과를 갖는 목향, 구절초 추출물을 대상으로 선정하였고 이후의 실험을 진행하였다. 보골지 (Psoralea corylifolia L., AC-1), 당후박(Magnoliae officinalis. AC-2) 목향(Inula helenium L., ACF-1), 구절초(Chrysanthemum zawadskii var. latilobum, ACF-2) 추출물 및 복합소재 (AC)는 $50{\mu}g/mL$ 이하에서 세포 독성이 없는 것으로 확인되었다. 보골지, 당후박 추출물 및 복합소재의 경우 여드름 유발 원인균인 Propionibacterium acnes (P. acnes)에 대해 양성대조군으로 사용한 10 % salicylic acid 대비 각각 약 2.8배, 2.5배, 3.2배의 높은 항균 효과를 보였다. 또한 Staphylococcus aureus (S. aureus) 에 대해서도 당후박 추출물과 복합소재의 경우 양성 대조군으로 사용한 10 % Methylparaben 대비 각각 약 1.4배, 1.5배 높은 항균 효과를 보였다. 목향 구절초 추출물 및 복합소재의 경우 열에 의해 사멸시킨 P. acnes에 의해 활성화된 THP-1 세포의 IL-8 발현을 $50{\mu}g/mL$ 농도에서 각각 27%. 38%, 44% 저해하였고 TNF-$\alpha$ 발현을 $50{\mu}g/mL$ 농도에서 각각 90%, 88%, 90%로 크게 저해하였다. 이러한 항균, 항염증 활성을 보이는 보골지, 당후박, 목향, 구절초 추출물의 복합 소재를 이용하여 여드름 완화 효과를 갖는 화장품으로의 개발이 가능할 것으로 보인다.

천년초의 열수 및 에탄올 추출물의 항산화 및 항비만 활성 (Antioxidants and Anti-obesity Activities of Hot Water and Ethanolic Extracts from Cheonnyuncho (Opuntia humifusa))

  • 김대중;정지훈;김선구;이효구;이성갑;홍희도;이부용;이옥환
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.366-373
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    • 2011
  • 최근 천년초 선인장은 녹차 및 양파와 같은 피토케미칼(phytochemical)에 함유된 페놀성 화합물의 중요한 소재로 보고되고 있다. 본 연구에서는 천년초 열수 및 80% 에탄올 추출물의 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량, 항산화 활성(DPPH 라디칼 소거능 및 환원력) 및 항비만 활성을 평가하였다. 총 페놀 함량은 천년초 열수 추출물 및 80% 에탄올 추출물에서 각각 $16.52{\pm}3.87$$13.44{\pm}0.85$ mg GAE/g로 나타난 반면, 총 폴라보노이드 함량은 80% 에탄올 추출물에서만 778.08 ${\mu}g$ CE/g의 수준으로 검출되었다. DPPH 라디칼 소거능 및 환원력과 같은 항산화 활성은 80% 에탄올 추출물이 열수 추출물에 비하여 높게 나타났다. 3T3-L1의 분화 과정 중의 천년초 추출물들은 50, 100, 200 및 400 ${\mu}g$/mL 농도범위에서 세포독성을 보이지 않았으며, 세포내 지방의 축적량을 유의적으로 감소시키는 것으로 나타났다. 특히 천년초 80% 에탄올 추출물은 열수 추출물에 비해 세포내 지방축적을 억제하는 효과가 큰 것으로 나타났다. 지방세포 분화에 관련된 전사인자($PPAR{\gamma}$) 및 타깃 유전자인 aP2의 발현율도 천년초 추출물에 의해 유의적으로 감소하였다. 이들의 결과로 비추어 불 때, 천년초 추출물에 함유된 페놀성 화합물 빛 플라보노이드 화합물들은 $PPAR{\gamma}$의 유전자 발현을 억제하여 지방세포 분화를 억제하거나 항산화 활성이 연계된 항비만 활성을 갖는 것으로 나타났다.

Icariin 함량에 따른 삼지구엽초 추출물의 항돌연변이 및 면역활성 (Antimutagenicity and Immuno Activity of Extracts from Epimedium koreanum Nakai Containing Different Icariin Quantity)

  • 박명수;김서진;페레이둔 포가니;라만;어지현;은종방;오덕환
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제18권6호
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    • pp.938-945
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    • 2011
  • 예로부터 삼지구엽초는(Epimedium koreanum Nakai)는 한방에서 강장, 강정, 이뇨 등의 약재로 이용되어 왔다. 본 연구에서는, 삼지구엽초의 주성분인 icariin의 함량에 따른 항돌연변이 및 면역활성을 탐색하여 향후 기능성 식품소재로서 활용하고자 하였다. Ames test 결과, icariin 함량에 따른 삼지구엽초 추출물은 TA98 및 TA100 균주 모두에서 집락수가 음성대조군에 비하여 농도 변화에 따른 집락수의 큰 변화를 나타내지 않으므로 돌연변이원성이 없는 것으로 나타났다. 간접변이균인 B(a)P 항돌연변이 실험에서는 열수 및 에탄올 추출물이 각각 80% 그리고 90% 이상을 그리고, 직접변이균인 4NQO 항돌연변이균에서는 70% 이상으로 icariin 함량이 많은 순인 KE9412, KE9408, KE9405 순으로 항돌연변이 억제효과를 각각 나타내었다. 인간면역세포인 B와 T 세포를 이용한 면역활성 실험결과, 열수 추출물에서는 icariin 함량이 적은 KE9405가 1.8배로 가장 높은 활성을 나타냈으나, 에탄올 추출물에서는 열수 추출물과는 반대로 icariin 함량이 많은 KE9412가 1.74배로 가장 높은 활성을 나타내었다. 이러한 결과로 인하여, 삼지구엽초는 항돌연변이능과 면역활성 효능을 가지고 있으므로, 건강기능성 식품 소재로의 효용 가치가 높을 것으로 판단된다.

Lipopolysaccharide에 의해 활성화된 RAW 264.7대식세포에서 블루베리 잎(Vaccinium ashei) 추출물의 항염증 효과 (Anti-inflammation effect of blueberry (Vaccinium ashei) leaf extract on RAW 264.7 macrophages stimulated by lipopolysaccharide)

  • 김동인;김현정;윤종문;이지혜;한소정;김하은;장민정;안봉전
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.107-116
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    • 2018
  • 본 연구의 목적은 블루베리 잎의 용매별 추출물에 따른 약리활성에 대한 검증 및 효능 평가이다. 블루베리 잎의 항산화, 항염증에 대한 효과를 확인하였다. 염증 반응은 자극이 가해지면 histamine, serotonin, prostaglandin과 같은 혈관 활성물질에 의해 혈관 투과성이 증대되어 염증을 유발하고 cytokine, free radical, lysosomal enzyme 등 다양한 매개 인자가 관여한다. 자극에 의한 macrophage cell의 염증반응은 tumor necrosis factor-${\alpha}$(TNF-${\alpha}$), interleukin-6(IL-6), interleukin-$1{\beta}$(IL-$1{\beta}$)와 같은 pro-inflammatory cytokine의 발현이 유도되고, inducible nitric oxide synthase(i-NOS)와 cyclooxygenase-2(COX-2)에 영향을 받는 유전자의 발현을 자극하게 되어 nitric oxide(NO) 및 $PGE_2$등의 염증 인자가 생성된다. 이에 따라 블루베리 잎 추출물의 항염증에 대한 연구를 위해 이에 영향을 주는 인자인 i-NOS, COX-2의 단백질 발현억제 작용을 확인 하였다. 그 결과 BLA > BLE > BLW 순서로 높은 효능을 확인 할 수 있었다. 가장 효과가 좋은 BLA 처리군에서 $PGE_2$ 분비량 및 다양한 염증성 인자의 mRNA 발현량을 확인하였다. 측정 결과, BLA($100{\mu}g/mL$)는 $PGE_2$ 분비량을 85.3% 억제하였으며 i-NOS, COX-2, IL-$1{\beta}$, IL-6, TNF-${\alpha}$ 단백질과 mRNA 발현이 각각 86.8%, 85.7%, 62.7%, 77%, 32.2% 억제되는 효과를 확인할 수 있었다. 결론적으로 블루베리 70% 아세톤 추출물(BLA)의 항염증 효과가 가장 높았으며, 블루베리 잎은 세포의 mRNA 및 단백질 수준에서 염증인자들의 억제를 통해 대식세포에서 항염증 효과가 명백히 확인되었다. 더 나아가, nuclear factor kappa B(NF-${\kappa}B$), signal transducer and activator of transcription(STAT-1), mitogen-activated protein kinases(MAPKs) 등의 세포 내 염증관련 중간기전을 연구해볼 가치가 있다고 사료된다.

좁은잎천선과나무(Ficus erecta var. sieboldii) 잎 추출물이 대식세포 RAW 264.7 세포에서 미치는 항산화 및 항염증 효과 (Antioxidant and Anti-inflammatory Effects of Ficus erecta var. sieboldii Leaf Extract in Murine Macrophage RAW 264.7 Cells)

  • 정용환;함영민;윤선아;오대주;김창숙;윤원종
    • 한국자원식물학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.303-311
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    • 2018
  • 본 연구는 좁은잎천선과나무 잎 추출물을 식의약품 소재 등 천연물 소재로 활용하기 위하여 항산화 및 항염증 활성에 대한 예비 평가를 기술하였다. 좁은잎천선과나무는 70% 에탄올을 사용하여 추출한 다음 헥산, 디클로로메탄, 에틸아세테이트 및 부탄올을 사용하여 순차적으로 분획하였다. 항산화 및 항염증제 효과를 효과적으로 스크리닝하기 위해 좁은잎천선과나무 잎 추출물이 산화 스트레스(DPPH, xanthine oxidase and superoxide) 생성에 미치는 억제 효과를 확인하였다. 또한, LPS로 활성화된 대식세포 RAW 264.7 세포에서 염증성 인자(NO, iNOS, COX-2, $PGE_2$, IL-6 and $IL-1{\beta}$)의 생성에 대한 좁은잎천선과나무 잎 추출물의 억제 효과를 확인하였다. 좁은잎천선과 나무 잎 추출물의 용매분획물 중 디클로로메탄과 에틸아세테이트 분획물은 산화 스트레스(DPPH, xanthine oxidase and superoxide)의 생성 감소가 있었고, 좁은잎천선과나무 잎 추출물의 헥산과 디클로로메탄 분획물은 염증 유발인자(NO, iNOS, COX-2, $PGE_2$, IL-6, and $IL-1{\beta}$)의 생성을 억제하였다. 또한, 디클로로메탄 분획물은 염증성 사이토카인($TNF-{\alpha}$, IL-6, and $IL-1{\beta}$)의 생성을 억제하였다. 이러한 결과는 좁은잎천선과나무 잎 추출물이 산화 스트레스 및 염증 유발 인자에 유의한 영향을 미치고 있어 산화방지제 및 항염증제와 같은 천연물 소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

북한수산업(北韓水產業)의 현황(現況)과 전망(展望) (Present Status and Future Prospect on Fishing Industry in North Korea)

  • 이병기;김진건;최종하
    • 수산해양교육연구
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    • 제3권2호
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    • pp.73-82
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    • 1991
  • In recent years, the communication and the trade between the Republic of Korea(South Korea) and the Communist bloc has been activated. The simultaneous entrance of South Korea and North Korea to the United Nations will accelerate the political dialogue and also the trade which is indirectly carried out through a third country at present will be turned into direct way. Fisheries products are also treated as one of the important trade goods and there is a hopeful prospect that the amount of trade will be steeply increased in the near future. Furthermore, there is a great possibility of development up to the joint utilization of fishing grounds or the joint investment in fisheries projects. Concerning such points, since it is very much important to understand the present status of fisheries in North Korea, the author made a study on this field as requested by the Board of Unification, and report a part of the study here. The prominent character of North Korea's ruling sea area is that the sea is completely separated into two regions-the East Sea Region and the West Sea Region-and no continuity exists between them. The East Sea Region locates in the fringe of the biggest fishing ground of the world-the North Pacific Ocean-and very rich in resources not only warm water fishes but also cold water fishes. Especially alaska pollack, Theragra chalcogramma, is caught abundantly in this region. Contrary to that, fishing activity in the West Sea Region seems to be interrupted in winter. Even though some valuable warm water fishes-yellow corvenia, Pseudosciaena manchurica, and hair tail, Trichiurus lepturus, and so forth-come to this region from spring to summer along the coast line of this region for spawning, and vigorous fishing activity is carried out. But the most of them migrate southward to the neighboring waters of Cheju Island for wintering from autumn to winter, and so the fishing activity in this region seems to be interrupted greatly during winter. The total number of fishing boats in North Korea is estimated at 36 thousand and the rate of mechnization at about 70% compared with 99 thousand and 78% in South Korea. North Korea proclaimed an exclusive economic zone of 200 nautical miles in 1977. Specific character of this zone is setting of military boundary zone, up to 50 miles from the base line in the East Sea Region and also it covers whole region of the economic zone in the West Sea Region. Especially in the East Sea Region she set up a straight base line which can not be permissible by the international law. North Korea's statistics on fisheries product has not been announced officially on account of her unique isolationism, but it can be estimated through several data procured. At the first, the amount of fisheries products in the North Korea is reported as about 1.7 million ${\frac{M}{T}}$ by Fisheries Statistics which issued by the FAO in 1987, but a North Korea's trade organization announced the amount as 3.5 million ${\frac{M}{T}}$ in 1988. The former seems to be underestimated and the latter must be an exaggeration. According to Chikuni, who is a Japanese worker for FAO, prepared the unofficial statistics based on the evidence which he collected through the fineries development plan of the FAO/UNDP, and estimated the mean amount between 1982 and 1984 was 2.4 million ${\frac{M}{T}}$ or so. The Board of Unification estimated on the basis of various factors that the amount was 2.2 million ${\frac{M}{T}}$ or so in 1987 and in 1988. This seems to be the most reasonable. To solve the chronic lack of foreign currency, North Korea makes effort on the development of fisheries, and has even aimed fisheries product at 11 million ${\frac{M}{T}}$ by 1993, but this target looks unrealistic under the present circumstances. Somehow, we can exploit her extreme policy which has gone so far as to establish such an excessive and impractical target. Nevertheless this will be helpful to promote the joint development of the fishery activity between South Korea and North Korea.

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식량증산을 위한 유휴사지(遊休砂地) 및 사질계(砂質系) 농지(農地) 활용(活用)에 관한 기초적(基礎的) 연구(硏究) -1. 수도(水稻)의 사지재배(砂地栽培)에 관한 연구(硏究) (Studies on the utilization of sandy barren lands and sandy farm lands of low productivity -1. Studies on growing rice-plant in sandy barren lands)

  • 김용철;최규호
    • 한국토양비료학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.33-38
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    • 1976
  • 전국(全國)에 널리 분포(分布)한 유휴사지(遊休沙地)를 활용(活用)하여 식량증산(食糧增産)을 도모하고 사질계농지(沙質系農地)의 생산성(生産性)을 제고(提高)할 기초적연구(基礎的硏究)로서 수도(水稻)의 사지재배시험(沙地栽培試驗)을 다음과 같이 실시(實施)하였다. 1. 불모사토(不毛沙土)에 수도(水稻)(품종(品種) IR667)를 재배(栽培)하였고 재배법(栽培法)은 사토(沙土)의 양수분보축역(養水分保蓄力)을 보완(補完)하기 위하여 저농도(低濃度)의 양액(養液)을 연속(連續) 자동공급(自動供給)하고 삼투량(渗透量) 및 증발량(蒸發量)을 최소(最少)로 하는 방법(方法)(관비농법(灌肥農法))을 사용(使用)하였다. 2. 물 못자리묘(苗)를 사용(使用)하였기 때문에 활착(活着)에 시간(時間)이 걸리었으나 활착후(活着後)의 생육(生育)은 왕성(旺盛)하고 출수후(出穗後) 소엽(小葉), 후엽(厚葉), 다엽(多葉), 직립(直立), 총생(叢生)의 전형적(典型的) 다수(多收) 모형(草型)을 나타냈다. 3. 사지적응성(沙地適應性)은 품종간(品種間)의 차이(差異)가 있고 재래종(在來種) 보다 IR계통(系統)이 큰 것으로 보인다. 4. 사지재배(沙地栽培) 수도(水稻)는 출수후(出穗後) 하엽고사(下葉枯死)가 거의 전무(全無)하고 세근(細根)이 많은 왕성(旺盛)한 근계(根系)를 형성(形成)하고 있다. 채용(採用)한 재배법(栽培法)(관비농법(灌肥農法))은 작물(作物)뿌리에 의한 흡수량(吸收量)과 평형(平衡)을 이룬 양액공급량(養液供給量)으로써 삼투손실량(渗透損失量) 등을 최소(最少)로 함을 목표로 하기 때문에 수도전체요수량(水稻全體要水量) 내지 용수량(用水量)을 적지할 수 있을 뿐 아니라, 토양유기물(土壤有機物)을 필요(必要)로 하지 않기 때문에 이와 경합(競合)되는 산소공급능(酸素供給能) 내지 양수분이동성(養水分易動性)을 최대(最大)로 할 수 있어 활력(活力)이 큰 왕성(旺盛) 근계(根系)와 생육후기(生育後期)에도 고사(枯死)가 없는 하엽(下葉)을 이루게 한 것으로 보인다. 5. 질소, 인산, 칼리만을 관비(灌肥)로써 공급한 것 보다 칼슘과 마그네슘을 미리 공급한 것이(규산석회 및 용성인비) 포기당줄기수, 줄기당알수 및 10a당 수량(收量)이 월등하다. 6. 일반(一般)재배보다 1개월 늦게 이앙(移秧)하여 완전임실(完全稔實)까지는 이루지 못하였으나 9월 중순(中旬) 수량조사(收量調査)로 10a당, 최고 510kg 까지의 결과(結果)를 거두었다. 7. 수도(水稻)의 사토재배(沙土栽培)를 기하며 채용(採用)한 재배법(栽培法)은 관비자동공급(灌肥自動供給)을 위한 시설상각비(施設償却費)가 일반재배(一般栽培)에 비하여 부가되지만 경운(耕耘), 중운(中耕), 제초(除草), 시비(施肥)등 노력(勞力)에 있어 절감(節減)되기 때문에 경제성(經濟性)에 대하여 유리(有利)한 전망(展望)을 내릴 수 있으나 앞으로 검토할 문제이다.

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공간능력에 대한 신경과학적 모델 개발 및 빛과 그림자 문제 해결 과정에의 적용 (Development of Neuropsychological Model for Spatial Ability and Application to Light & Shadow Problem Solving Process)

  • 신정윤;양일호;박상우
    • 한국과학교육학회지
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    • 제41권5호
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    • pp.371-390
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    • 2021
  • 이 연구의 목적은 공간능력 구성요소에 대한 신경과학적 모델을 개발하고, 빛과 그림자 관련 과학 과제를 해결하는 과정에서의 두뇌 활성 영역을 신경과학적 모델에 기반하여 영역 일반적 능력과 영역특수적 능력으로 구분하여 설명하는 것이다. 이를 위해 남자 대학생 24명이 공간능력 검사지 문항과 빛과 그림자 과제를 해결하는 동안의 시선이동과 EEG를 동기화하여 측정하였으며, 과제 해결 전략에 대한 사후면담과 RVP를 실시하였다. 시선 이동, 두뇌 활성 영역, 참여자의 사고 과정과 전략을 통합하여 공간능력 구성요소에 대한 신경과학적 모델을 개발하고, 빛과 그림자 관련 과제 해결 과정을 분석하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 공간 시각화와 심적 회전 요소는 주로 두정엽의 활성을 필요로 했으며, 공간 방향화 요소는 전두엽의 활성을 필요로 했다. 구체적으로, 공간 시각화 요소는 문제를 탐색하는 과정에서 전두엽이 활성화되었고, 문제와 답지를 비교하는 과정에서 측두엽과 두정엽이 활성화되었다. 심적 회전 요소는 회전된 정보를 탐색하는 구간에서는 전두엽이, 심적 회전을 할 때에는 두정엽이, 문제와 답지를 비교하는 구간에서는 측두엽이 활성화되었다. 공간 방향화 요소는 문제를 탐색하는 과정과 문제와 답지를 비교하는 과정 모두 전두엽이 활성화되었다. 둘째, 빛과 그림자 과제를 해결 할 때에는 영역 일반적 기능인 공간 능력과 과학적 원리를 적용하는 영역 특수적 사고가 함께 필요하였다. 평행광의 그림자 모양 추론과 빛의 방향이 바뀔 때의 그림자 모양을 추론에서의 두뇌 활성 패턴은 공간 시각화 요소에 대한 신경과학적 모델과 유사하였다. 여러 방향에서의 그림자를 통해 원래 물체를 추론할 때에는 공간 방향화 요소, 점광원의 그림자 모양을 추론할 때에는 공간 시각화 요소에 대한 신경과학적 모델과 두뇌 활성 패턴이 유사하였다. 빛과 그림자 과제를 해결할 때 추가적으로 활성화 된 부위는 주로 연역적 추론, 작업 기억, 행동에 대한 계획 기능을 담당하는 중측두이랑, 중심앞이랑, 하전두이랑, 중전두이랑이었다. 따라서 빛과 그림자 과제를 해결하는 과정에서는 공간능력 외에도 그림자 생성 원리를 기반으로 한 연역적 추론, 빛의 진행 방향을 작업 기억에 유지시키는 것, 광원의 특징에 따른 과제 해결 과정 계획, 빛-물체-스크린의 공간적 관계 인지 등이 추가적으로 필요하다.