• The Journal of Korean Physical Therapy
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• 제22권2호
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• pp.25-30
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• 2010

Purpose: Behavior and movement are accomplished by voluntary contractions of skeletal muscles. There are three types of muscle contractions: concentric, isometric and eccentric. The aim of our study was to determine whether there is a difference in the cortical activation pattern between concentric contraction and eccentric contraction of the wrist extensor muscle. Methods: Four healthy right-handed volunteers without any previous history of physical or neurological illness were recruited. fMRI scanning was done during 4 repeated blocks of concentric and eccentric exercise of the wrist joint. Subjects exercised for 12 seconds and then rested for 12 seconds before beginning the second set of exercises. To determine the excitability of cortical neurons during exercise, voxel count and intensity index were analyzed. Results: For right hand movements, when concentric contractions of the right wrist were done, only the left primary motor area was activated. In contrast, during eccentric contraction, both the primary motor area and secondary motor area were activated. For left hand movements, both concentric and eccentric contractions induced only the supplementary motor cortex and the contralateral primary motor cortex. Conclusion: During eccentric contractions, both the primary motor area and secondary motor area are activated in ipsilateral and contralateral brain areas. Thus, eccentric contractions require more complex and difficult movements than concentric contractions do.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제4권1호
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• pp.52-57
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• 2000

목적: 기능적 자기공명영상을 이용하여 정신분열증 환자에서 운동자극에 의한 뇌 피질의 반응양상을 정상인과 비교하여 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 9 명의 오른손잡이 정신분열증 환자와 정신과학적으로 이상이 없는 6 명의 건강한 오른손잡이 자원자를 대조군으로 하였다. EPI 기법을 이용하여 한 절편 당 120 개의 연속영상 중 3 번의 휴식기와 활성화 시기를 반복하여 전체 4개의 절편에서 총 480개의 영상들을 얻었으며 오른손 운동을 운동자극으로 사용하였다. 영상 후 처리는 교차상관(cross correlation)을 이용하였고 운동자극 시에 우세 대뇌반구를 결정하기 위해 편측화 지수(lateralization index)를 측정하여 환자와 정상인 사이에서 비교하였다. 결과: 정상군에서는 오른손 운동자극시 좌측 감각운동중추에서 우측에 비해 월등히 많은 활성화를 나타내어 높은 펀측화 지수를 보인 반면 정신분열증 환자군의 경우는 좌측 감각운동중추의 활성화는 상대적으로 감소하고 동측인 우측의 활성화가 증가하여 정상군에 비해 낮은 편측화 지수를 나타냈다. 한 명의 환자에서는 우측 감각운동중추가 좌측에 비해 높은 활성화를 보이는 경우도 있었다(역편측화 reversed lateralization) 결론: 정상인에서 관찰되는 좌-우 감각운동피질의 기능적 비대칭성이 정신분열증환자에서는 다른 양상으로 관찰되었다. 이는 이 질환에서 뇌 피질내 운동회로의 기능적 이상이 있음을 반영하는 소견이며, 앞으로 기능적 자기공명영상이 이 질환의 진단과 연구에 많은 도움을 줄 것으로 생각한다.

• 한국실내디자인학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.30-40
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• 2016

This study analyzed the attention concentration tendencies of one(1) subject who showed convergent exploratory acts actively through the gaze-brainwave measurement experiment of cafe space images and our research findings are as follows. First, the areas of interest (AOIs) that the subject gazed visually by paying attention to it and concentrating on it at a cafe space include counter&menu area, sign area, partition area, image wall area, stairs area, and movable furniture area, and built-in furniture area: seven areas in total. Second, conscious gaze frequency appeared the highest in counter&menu area, and conscious gaze appeared more later than in initial times. Third, conscious gaze pattern was divided into the zone that explored various areas dispersely (distributed exploratory zone) and the zone that explored between particular areas concentratedly (intensive exploratory zone). Fourth, as a result of analyzing the brainwave attention concentration, it was found that the attention concentration in prefrontal lobe (Fp1, Fp2) and frontal lobe (F3, F4) rose to a higher level in the zone of 15 to 16 seconds and this time zone was considered to be a zone where gazing at counter&menu area was very active. In addition, the attention concentration appeared higher in the initial zone than in the later zone, among the entire experimental time zones. Finally, as a result of analyzing the changes in activation by brain portion of the SMR wave expressed when maintaining the arousal and attention concentration, it was found that the right prefrontal lobe and the frontal lobe became activated in the time zone when the intensive exploration of "counter&menu area" and "movable furniture${\leftrightarrow}$built-in furniture area" had occurred and the time zone when the intensive exploration of "image wall${\leftrightarrow}$partition area" and "counter&menu${\leftrightarrow}$sign area" had occurred.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제24권4호
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• pp.349-362
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• 2020

Temperature affects the firing pattern and electrical activity of neurons in animals, eliciting diverse responses depending on neuronal cell type. However, the mechanisms underlying such diverse responses are not well understood. In the present study, we performed in vitro recording of abdominal ganglia cells of Aplysia juliana, and analyzed their burst firing patterns. We identified atypical bursting patterns dependent on temperature that were totally different from classical bursting patterns observed in R15 neurons of A. juliana. We classified these abnormal bursting patterns into type 1 and type 2; type 1 abnormal single bursts are composed of two kinds of spikes with a long interspike interval (ISI) followed by short ISI regular firing, while type 2 abnormal single bursts are composed of complex multiplets. To investigate the mechanism underlying the temperature dependence of abnormal bursting, we employed simulations using a modified Plant model and determined that the temperature dependence of type 2 abnormal bursting is related to temperature-dependent scaling factors and activation or inactivation of potassium or sodium channels.

• 전자공학회논문지
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• 제50권9호
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• pp.179-185
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• 2013

본 논문에서는 시각에 대해 반응하는 운동 행동의 효과를 분석하기 위해서 응답속도정합-유발전위(RTA-ERP: Response Time Aligned-Event Related Potential)를 모델링하고, RTA-ERP의 진폭과 응답 속도를 이용하여 사이먼 효과를 분석하였다. 건강한 성인 15명(남성 9명, 여성 6명, 평균 연령 31세)을 대상으로, 같은 숫자에 대한 다른 숫자를 찾아 반응하는 '양자극방안' 실험을 7분 동안 수행하였다. 실험결과 제안된 RTA-ERP는 기존의 ERP에 비해 뇌에서의 처리시간 차이에 따른 변이를 보상할 수 있었으며, 향상된 LRP(Lateralized Readiness Potential)와 Pe(Error Related Positivity)를 나타내었다. '일치', '불일치' 시험 패턴에 대하여 '일치'에 대한 RTA-ERP의 진폭과 응답속도는 각각 '불일치'보다 컸으며 진폭은 $0.03{\mu}V$ 크고 반응속도는 43 ms 만큼 빨랐다. 응답속도에 따른 동기 시점을 보정하여 정합함에 따라, RTA-ERP의 진폭특성은 사이먼 효과의 특징인 ERP의 P300 진폭과 대응함을 확인하였다.

• The Korean Journal of Pain
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• 제13권2호
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• pp.143-148
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• 2000

Background: Trigeminovascular system is implicated in the pathophysiology of the headache in migraine. This study was designed to evaluate the pattern of Fos protein expression in trigeminal nociceptive central pathway after meningeal stimulation of rats by capsaicin. Methods: The expression of Fos protein was examined by immunohistochemistry in thalamus, brainstem and upper cervical cord (at three levels corresponding to obex, 0.8 mm and 2 mm below obex) 2 hours after intracisternal injection of either diluted capsaicin solution (0.1 ml, $61{\mu}g/ml$) or normal saline (0.1 ml) through a catheter placed in the cisterna magna, or following epidural instillation of diluted capsaicin solution in urethane-anesthetized Sprague-Dawley rats. Results: Fos immunoreactivity was strongly expressed within lamina I, II of bilateral trigeminal nucleus caudalis (TNC) after cisternal capsaicin injection and magnitude of expression was greatest at level 2.0 mm below obex. Epidural capsaicin caused much less labelling than cisternal capsaicin. Fos positive cells were also observed in area postrema, nucleus of the solitary tract, medullary reticular nucleus and midline nuclear groups of the thalamus with similar intensity between capsaicin and control group. Conclusions: These results indicate that the injection of capsaicin into the cisterna magna is an effective stimulus for the induction of Fos protein within TNC through activation of trigeminovascular afferents and this animal model can be useful for the evaluation of the pathophysiology and drug development in migraine and related headache.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제14권1호
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• pp.35-41
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• 2010

Mammalian reproduction is regulated by a feedback circuit of the key reproductive hormones such as GnRH, gonadotropin and sex steroids on the hypothalamic-pituitary-gonadal axis. In particular, the onset of female puberty is triggered by gain of a pulsatile pattern and increment of GnRH secretion from hypothalamus. Previous studies including our own clearly demonstrated that genistein (GS), a phytoestrogenic isoflavone, altered the timing of puberty onset in female rats. However, the brain-specific actions of GS in female rats has not been explored yet. The present study was performed to examine the changes in the activities of GnRH neurons and their neural circuits by GS in female rats. Concerning the drug delivery route, intracerebroventricular (ICV) injection technique was employed to eliminate the unwanted actions on the extrabrain tissues which can be occurred if the testing drug is systemically administered. Adult female rats (PND 100, 210-230 g BW) were anaesthetized, treated with single dose of GS ($3.4{\mu}g$/animal), and sacrificed at 3 hrs post-injection. To determine the transcriptional changes of reproductive hormone-related genes in hypothalamus, total RNAs were extracted and applied to the semi-quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). ICV infusion of GS significantly raised the transcriptional activities of enhanced at puberty1 (EAP-1, p<0.05), glutamic acid decarboxylase (GAD67, p<0.01) which are known to modulate GnRH secretion in the hypothalamus. However, GS infusion could not change the mRNA level of nitric oxide synthase 2 (NOS-2). GS administration significantly increased the mRNA levels of KiSS-1 (p<0.001), GPR54 (p<0.001), and GnRH (p<0.01) in the hypothalami, but decreased the mRNA levels of LH-$\beta$ (p<0.01) and FSH-$\beta$ (p<0.05) in the pituitaries. Taken together, the present study indicated that the acute exposure to GS could directly activate the hypothalamic GnRH modulating system, suggesting the GS's disrupting effects such as the early onset of puberty in immature female rats might be derived from premature activation of key reproduction related genes in hypothalamus-pituitary neuroendocrine circuit.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제15권6호
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• pp.371-382
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• 2011

We performed experiments using Aplysia neurons to identify the mechanism underlying the changes in the firing patterns in response to temperature changes. When the temperature was gradually increased from $11^{\circ}C$ to $31^{\circ}C$ the firing patterns changed sequentially from the silent state to beating, doublets, beating-chaos, bursting-chaos, square-wave bursting, and bursting-oscillation patterns. When the temperature was decreased over the same temperature range, these sequential changes in the firing patterns reappeared in reverse order. To simulate this entire range of spiking patterns we modified nonlinear differential equations that Chay and Lee made using temperature-dependent scaling factors. To refine the equations, we also analyzed the spike pattern changes in the presence of potassium channel blockers. Based on the solutions of these equations and potassium channel blocker experiments, we found that, as temperature increases, the maximum value of the potassium channel relaxation time constant, ${\tau}_n(t)$ increases, but the maximum value of the probabilities of openings for activation of the potassium channels, n(t) decreases. Accordingly, the voltage-dependent potassium current is likely to play a leading role in the temperature-dependent changes in the firing patterns in Aplysia neurons.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제16권1호
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• pp.1-9
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• 2005

본 연구에서는 건측 손의 운동에 따라 환측 손이 대칭적으로 운동하며 두 가지 운동이 가능한 대칭형 상지 운동기구를 개발하고 개발된 대칭형 상지운동 기구를 이용한 6주간의 훈련 후 상지운동 기능 평가인 Fugl-Meyer 검사를 실시하고 기능적 자기공명영상(fMRI)을 통한 뇌 활성화의 변화를 관찰하였다. 편마비 환자를 위하여 건측 손의 운동을 환측 손으로 전달하여 손목의 굴곡과 신전, 전완의 회내와 회외 운동을 유도하는 대칭형 상지 운동기구를 제작하고 제작한 기구의 운동효과를 검증하기 위하여 대뇌병변이나 정신분열증 경험이 없는 오른손잡이인 성인 3명을 대조군으로 선정하고 편마비 발생 후 2년 이상 경과하여 손상된 상지의 자발적 회복과정이 끝났고 제시된 과제 수행이 가능한 만성 편마비 환자 남성 3명을 환자군으로 선정하였다. 제작된 대칭형 상지 운동기구를 이용한 총 6주간의 훈련 후 측정된 Fugl-Meyer 검사에서 훈련에 참가한 모든 편마비 환자들의 상지 운동기능이 현저하게 향상되었다. 또한 만성 편마비 환자를 대상으로 하여 제작된 기구를 적용하여 뇌 활성화를 관찰하기 위해 영상 촬영을 진행하는 동안 모든 피검자들에게 대조군에게는 우세 손을 환자군에게는 건측 손만 손잡이를 잡고 손목의 굴곡/신전 운동(과제 1)을 하고, 양손 모두 손잡이를 잡은 채로 건측 손만을 움직여서 환측 손이 수동적으로 대칭 운동(과제 2)을 하는 두 가지 과제를 수행하게 하였다. 과제 1에서는 운동 전에 비해 대측 SMC의 활성 강도가 증가되고 동측 SMC는 감소하였다. 과제 2에서는 환자에 따라 운동 전에 다양한 영역에서 활성화되다가 운동 후 양측 SMC 및 SMA, PMA 영역 등의 이차 운동영역의 재조직화가 관찰하여 각 과제에 대한 운동 전후의 대뇌 피질의 재조직화가 손의 운동성 회복과 관련이 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 만성편마비 환자에게 본 기구를 적용시켰을 때 물리 치료적 중재로 인한 운동기능 회복 향상과 손 운동에 대한 기능적 자기공명 영상을 비교함으로써 대뇌 피질의 재조직화를 관찰할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제25권6호
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• pp.703-708
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• 2015

Hox 유전자는 호메오도메인을 포함한 전사인자로써, 발생 과정 중 전후축을 따라 몸의 형태 형성을 조절하는 역할을 한다. 레티노산(RA)은 발생 과정에서 필수적인 형태형성인자이며 세포의 특성을 결정하는데 중요한 조절자이다. 특히, RA는 생쥐나 인간으로부터 만들어진 배아암종(EC)세포에서 Hox 유전자의 발현을 조절한다고 밝혀져 있다. 또한 RA에 의한 세포 분화와 유전자 조절 과정에 히스톤 변이가 중요한 역할을 하는 것으로 보고되어 있다. 히스톤 변이가 RA에 의해 유도되는 Hox 유전자의 발현에 특이적인 역할을 할 것으로 유추되기 때문에, 이 연구의 목적은 F9 생쥐배아 기형암종세포에서 RA에 의해 유도되는 Hoxc 유전자의 순차적인 발현이 히스톤 변이에 의해 일어나는 것인지를 조사하는 것이다. Hox 유전자의 발현 양상과 히스톤 변이는 semi-quantitative RT-PCR, RNA-sequencing과 chromatin immuno-precipitation (ChIP)-PCR 기법을 이용하여 관찰하였다. RA 처리 후(0일(D0), 1일(D1), 3일(D3)), Hoxc4 유전자의 발현(D1)은 Hoxc5부터 –c10 유전자(D3)보다 먼저 시작되었다. Hox가 발현하지 않는 D0 샘플은 전사 억제 마커인 H3K27me3이 모든 Hoxc 좌위에 강하게 표지 되어 있었으나 D1과 D3 샘플에서는 모든 좌위의 H3K27me3 표지가 확연히 줄어들어 있었다. 전사 발현 마커인 H3K4me3가 Hoxc 유전자의 순차적인 발현과 더 연관성이 있는 것으로 보이는데 D1에서 Hoxc4 발현과 함께 H3K4me3이 표지 되어 있었고, D3에서는 Hoxc 유전자 발현과 함께 모든 좌위에서 H3K4me3 마커가 존재했기 때문이다. 모든 결과를 종합해 보았을 때 F9 세포에서 RA에 의해 유도된 Hoxc 유전자의 순차적인 발현은 Hoxc 좌위에서 H3K27me3가 사라지고, H3K4me3가 표지 되는 히스톤 메틸화의 변이에 의해 결정되는 것으로 사료된다.