• 제목/요약/키워드: brain-based learning

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Robert Lee Moore의 교수법과 한국에서의 의미 (R. L. Moore's Moore Method and its meaning in Korea)

  • 이상구;이상욱;김덕선
    • 한국수학사학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.79-96
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    • 2008
  • 1890년에 설립된 시카고대의 초대 수학과장으로 미국수학사에서 결정적 역할을 담당했던 E. H. Moore는 걸출한 인재들을 길러내며 20세기 전반에 미국수학이 수학연구의 주류로 진입하는데 결정적 기여를 하였다. 그는 시카고대에서 실험적 교수법을 시도하였고, 그 결과, 연구력이 뛰어난 수많은 제자를 배출하였다. R. L. Moore는 E. H. Moore의 실험적 교수법과는 차별화된, 지금은 Texas 교수법 또는 Moore 교수법으로 알려져 있는 새로운 방식의 수학교수법을 대학수학교육에 적용하였다. 그는 20세기 전반, 미국수학이 빠르게 발전하는 과정에서 결정적인 역할을 담당했던 Veblen이나 Birkhoff와는 차별화된 중요한 역할을 수행하였다. 따라서 미국수학의 발전에 특별한 역할을 수행했던 R. L. Moore의 연구 경력과 Moore 교수법 및 R. L. Moore가 배출한 제자들의 역할에 대한 의미 있는 분석을 필요로 한다. 본 원고는 텍사스대에서 학문적 일생을 보낸 R. L. Moore와 그의 Moore 교수법, 또 그의 영향으로 탄생한 'American school of topology'가 미국수학사에서 갖는 의미를 분석하고, 20세기 전반 미국 수학의 학문적 도약과정이 현재의 한국수학계에 시사하는 바를 고찰한다.

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Protective effects of Populus tomentiglandulosa against cognitive impairment by regulating oxidative stress in an amyloid beta25-35-induced Alzheimer's disease mouse model

  • Kwon, Yu Ri;Kim, Ji-Hyun;Lee, Sanghyun;Kim, Hyun Young;Cho, Eun Ju
    • Nutrition Research and Practice
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    • 제16권2호
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    • pp.173-193
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    • 2022
  • BACKGROUND/OBJECTIVES: Alzheimer's disease (AD) is one of the most representative neurodegenerative disease mainly caused by the excessive production of amyloid beta (Aβ). Several studies on the antioxidant activity and protective effects of Populus tomentiglandulosa (PT) against cerebral ischemia-induced neuronal damage have been reported. Based on this background, the present study investigated the protective effects of PT against cognitive impairment in AD. MATERIALS/METHODS: We orally administered PT (50 and 100 mg/kg/day) for 14 days in an Aβ25-35-induced mouse model and conducted behavioral experiments to test cognitive ability. In addition, we evaluated the levels of aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) in serum and measured the production of lipid peroxide, nitric oxide (NO), and reactive oxygen species (ROS) in tissues. RESULTS: PT treatment improved the space perceptive ability in the T-maze test, object cognitive ability in the novel object recognition test, and spatial learning/long-term memory in the Morris water-maze test. Moreover, the levels of AST and ALT were not significantly different among the groups, indicating that PT did not show liver toxicity. Furthermore, administration of PT significantly inhibited the production of lipid peroxide, NO, and ROS in the brain, liver, and kidney, suggesting that PT protected against oxidative stress. CONCLUSIONS: Our study demonstrated that administration of PT improved Aβ25-35-induced cognitive impairment by regulating oxidative stress. Therefore, we propose that PT could be used as a natural agent for AD improvement.

교모세포종 환자의 T1CE 영상 생성 및 암 영역분할을 위한 멀티 태스크 심층신경망 모델 (Multi-task Deep Neural Network Model for T1CE Image Synthesis and Tumor Region Segmentation in Glioblastoma Patients)

  • 김은진;박현진
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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    • pp.474-476
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    • 2021
  • 신경 교세포에서 발생하는 가장 흔한 뇌 악성종양인 교모세포종은 조기 진단 및 치료계획 수립이 중요하다. 주로 조영제를 통해 촬영된 T1CE 영상을 통해 암의 진단이 이뤄지는데, 최근 가돌리늄 기반 조영제 주입의 위험이 보고되고 있다. 의료영상에서 새로운 영상을 합성하는 GAN 모델과 영역분할에 대한 심층신경망 모델에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 교모세포종 환자의 T1CE 영상의 생성과 암의 영역분할을 동시에 학습하는 하나의 모델을 제안한다. 제안된 모델의 성능은 평균 제곱오차, 최대신호대잡음비 등의 유사성 측정을 통해 평가되어 0.002, 55dB의 평균 결과 값을 보여준다.

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Generative Adversarial Network-Based Image Conversion Among Different Computed Tomography Protocols and Vendors: Effects on Accuracy and Variability in Quantifying Regional Disease Patterns of Interstitial Lung Disease

  • Hye Jeon Hwang;Hyunjong Kim;Joon Beom Seo;Jong Chul Ye;Gyutaek Oh;Sang Min Lee;Ryoungwoo Jang;Jihye Yun;Namkug Kim;Hee Jun Park;Ho Yun Lee;Soon Ho Yoon;Kyung Eun Shin;Jae Wook Lee;Woocheol Kwon;Joo Sung Sun;Seulgi You;Myung Hee Chung;Bo Mi Gil;Jae-Kwang Lim;Youkyung Lee;Su Jin Hong;Yo Won Choi
    • Korean Journal of Radiology
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    • 제24권8호
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    • pp.807-820
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    • 2023
  • Objective: To assess whether computed tomography (CT) conversion across different scan parameters and manufacturers using a routable generative adversarial network (RouteGAN) can improve the accuracy and variability in quantifying interstitial lung disease (ILD) using a deep learning-based automated software. Materials and Methods: This study included patients with ILD who underwent thin-section CT. Unmatched CT images obtained using scanners from four manufacturers (vendors A-D), standard- or low-radiation doses, and sharp or medium kernels were classified into groups 1-7 according to acquisition conditions. CT images in groups 2-7 were converted into the target CT style (Group 1: vendor A, standard dose, and sharp kernel) using a RouteGAN. ILD was quantified on original and converted CT images using a deep learning-based software (Aview, Coreline Soft). The accuracy of quantification was analyzed using the dice similarity coefficient (DSC) and pixel-wise overlap accuracy metrics against manual quantification by a radiologist. Five radiologists evaluated quantification accuracy using a 10-point visual scoring system. Results: Three hundred and fifty CT slices from 150 patients (mean age: 67.6 ± 10.7 years; 56 females) were included. The overlap accuracies for quantifying total abnormalities in groups 2-7 improved after CT conversion (original vs. converted: 0.63 vs. 0.68 for DSC, 0.66 vs. 0.70 for pixel-wise recall, and 0.68 vs. 0.73 for pixel-wise precision; P < 0.002 for all). The DSCs of fibrosis score, honeycombing, and reticulation significantly increased after CT conversion (0.32 vs. 0.64, 0.19 vs. 0.47, and 0.23 vs. 0.54, P < 0.002 for all), whereas those of ground-glass opacity, consolidation, and emphysema did not change significantly or decreased slightly. The radiologists' scores were significantly higher (P < 0.001) and less variable on converted CT. Conclusion: CT conversion using a RouteGAN can improve the accuracy and variability of CT images obtained using different scan parameters and manufacturers in deep learning-based quantification of ILD.

Improving Diagnostic Performance of MRI for Temporal Lobe Epilepsy With Deep Learning-Based Image Reconstruction in Patients With Suspected Focal Epilepsy

  • Pae Sun Suh;Ji Eun Park;Yun Hwa Roh;Seonok Kim;Mina Jung;Yong Seo Koo;Sang-Ahm Lee;Yangsean Choi;Ho Sung Kim
    • Korean Journal of Radiology
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    • 제25권4호
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    • pp.374-383
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    • 2024
  • Objective: To evaluate the diagnostic performance and image quality of 1.5-mm slice thickness MRI with deep learningbased image reconstruction (1.5-mm MRI + DLR) compared to routine 3-mm slice thickness MRI (routine MRI) and 1.5-mm slice thickness MRI without DLR (1.5-mm MRI without DLR) for evaluating temporal lobe epilepsy (TLE). Materials and Methods: This retrospective study included 117 MR image sets comprising 1.5-mm MRI + DLR, 1.5-mm MRI without DLR, and routine MRI from 117 consecutive patients (mean age, 41 years; 61 female; 34 patients with TLE and 83 without TLE). Two neuroradiologists evaluated the presence of hippocampal or temporal lobe lesions, volume loss, signal abnormalities, loss of internal structure of the hippocampus, and lesion conspicuity in the temporal lobe. Reference standards for TLE were independently constructed by neurologists using clinical and radiological findings. Subjective image quality, signal-to-noise ratio (SNR), and contrast-to-noise ratio (CNR) were analyzed. Performance in diagnosing TLE, lesion findings, and image quality were compared among the three protocols. Results: The pooled sensitivity of 1.5-mm MRI + DLR (91.2%) for diagnosing TLE was higher than that of routine MRI (72.1%, P < 0.001). In the subgroup analysis, 1.5-mm MRI + DLR showed higher sensitivity for hippocampal lesions than routine MRI (92.7% vs. 75.0%, P = 0.001), with improved depiction of hippocampal T2 high signal intensity change (P = 0.016) and loss of internal structure (P < 0.001). However, the pooled specificity of 1.5-mm MRI + DLR (76.5%) was lower than that of routine MRI (89.2%, P = 0.004). Compared with 1.5-mm MRI without DLR, 1.5-mm MRI + DLR resulted in significantly improved pooled accuracy (91.2% vs. 73.1%, P = 0.010), image quality, SNR, and CNR (all, P < 0.001). Conclusion: The use of 1.5-mm MRI + DLR enhanced the performance of MRI in diagnosing TLE, particularly in hippocampal evaluation, because of improved depiction of hippocampal abnormalities and enhanced image quality.

기계공학과에서 제시하는 Hands-on Experience 중심의 "엔지니어링 디자인" 교과목의 강의사례 (A Case Study of "Engineering Design" Education with Emphasize on Hands-on Experience)

  • 김홍찬;김지훈;김관주;김정수
    • 공학교육연구
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    • 제10권2호
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    • pp.44-61
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    • 2007
  • 본 논문은 공학 교육에서 강조하고 있는 창의력, 협업 능력 및 의사소통능력의 함양을 주 목적으로 홍익대학교 기계 시스템디자인공학과에서 새로이 개발한 교과목에 관하여 소개하고자 한다. '기계 시스템 디자인공학과'는 엔지니어링 디자인을 강조하는 새로운 교과목을 갖춘, 기존 홍익대학교 기계공학과의 새로운 이름이다. 급변하는 교육환경과 산업계의 요구에 부응하기위해서 기계공학과는 아날로그 기반, 산업중심의 하드한 관점에서 디지털 기반, 인간 중심의 소프트한 가치 중심으로 그 교육 접근방식을 전환하였다. 이러한 관점에서 새로이 개설된 세 가지 학과목인 기계 시스템디자인 개론, 창의적 공학 설계, 제품디자인은 공통적으로 팀 프로젝트를 통해서 손으로 직접 만들고 대화하고 표현하는(이하 Hands-on experience)경험을 중요시 하고 있다. 또한 이들 과정에서는 브레인스토밍(Brain Storming)과 스케치를 통한 시제작(Prototyping) 과정을 강조하고 있으며, 전통적으로 다루기 힘들고 무거운 금속 소재 대신에 폴리스티렌 블록이나 카드보드와 같은 가볍고 유연성 있는 소재를 사용하여 가능한 다양하고 창의적인 원형(Prototype)을 만들고, 팀원들간의 활발한 의사소통을 체험 할 수 있도록 유도하였다. Hands-on experience 중심 프로그램들은 학생들로 하여금 협업능력을 강조한 학과목들을 통해 시각적이며 구체적인 체험을 하게 하여 전통적으로 분석적이고 수학적이며 추상적인 사고에 초점을 맞춘 공학과목들을 균형적으로 보완하는 역할을 할 것으로 보이며, 졸업 후 그들이 산업현장에서 접하게 될 복잡하고 구체적인 엔지니어링 과제들을 해결하는 엔지니어링 감각과 창의력을 개발하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 예상된다.

경호위해행위에 대한 인지과학적 분석의 필요성 고찰 - 과학적 예방적 사회안전 대책 수립을 위한 기초 - (The Necessity of A Cognitive-scientific Analysis on A Security threat Act - The Foundation for A Establishment of The Scientific Preventive Social-security Countermeasure -)

  • 김두현;손지영
    • 시큐리티연구
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    • 제17호
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    • pp.33-51
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    • 2008
  • 일반적 사전적 의미에 의하면, 경호는 "경계하고 보호함"을 뜻하는 것으로, 이는 불의의 침입이나 다양한 사건 사고로부터 경계하여 경호대상자의 신변을 보호하는 것을 의미한다. 이러한 개념정의에서도 볼 수 있듯이 경호는 모두 위해행위로부터 보호하고자 하는 행위라고 할 수 있다. 경호위해행위는 본질적으로 형법상의 범죄행위의 개념 범주에서 논의되어질 수 있는 것이다. 형법상 행위를 본질로 하는 이러한 위해행위를 오늘날 주목되어지고 있는 뇌신경과학과 인지심리학에 기반을 둔 인지과학이라는 학문영역의 관점에서 재조명 해보고, 이러한 경호위해행위에 대한 분석을 과학적 예방적 사회안전 대책을 수립하기 위한 기초로서 삼고자 한다. 이를 위해 먼저 범죄행위를 그 본질로 하는 경호위해행위에 대해 경호학적 관점과 형법적 관점에서 검토고자 한다. 다음으로 경호위해행위도 인간행위의 한 형태이므로 이를 인지과학적 관점에서 분석하기에 앞서 인지과학이 행위에 대해 어떻게 이해하고 있는가를 소개하고자 한다. 마지막으로 이러한 행위에 대한 인지과학적 관점에 의해 경호위해행위를 분석하면서, 과학적 안전대책 수립을 위한 인지과학적 분석의 필요성을 논하고자 한다.

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딥러닝 알고리즘을 이용한 저선량 디지털 유방 촬영 영상의 복원: 예비 연구 (Radiation Dose Reduction in Digital Mammography by Deep-Learning Algorithm Image Reconstruction: A Preliminary Study)

  • 하수민;김학희;강은희;서보경;최나미;김태희;구유진;예종철
    • 대한영상의학회지
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    • 제83권2호
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    • pp.344-359
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    • 2022
  • 목적 깊은 컨볼루션 신경망 기법을 결합한 영상 잡음 제거 알고리즘을 개발하고 이를 응용하여 저선량 유방 촬영 영상으로 유방암을 진단하는 데 그 효능을 조사하고자 한다. 대상과 방법 6명의 유방 영상 전문의가 전향적 연구에 참여하였다. 모든 영상 전문의는 병변 감지를 위해 저선량 영상을 독립적으로 평가하고 정성적 척도를 사용하여 진단 품질을 평가하였다. 영상 잡음 제거 알고리즘을 적용한 후, 동일한 영상 전문의가 병변 감지 가능성과 영상 품질에 대한 평가를 하였다. 임상 적용을 위해 동일한 영상 전문의가 병변 유형과 위치에 대한 합의 결정 후, 저선량 영상, 재구성된 영상, 기존 선량 영상을 무작위 순서로 제시하여 평가하였다. 결과 전 절제 표본의 저선량 영상을 참조로 40% 재구성된 영상에서 병변이 더 잘 인식되었다. 임상 적용단계에서 40% 재구성된 영상과 비교하여, 기존 선량 영상이 해상도(p < 0.001), 석회에 대한 진단 품질(p < 0.001), 유방 종괴, 비대칭, 구조왜곡의 진단 품질(p = 0.037)에 대해 더 높은 평균값을 보였다. 40% 재구성된 영상은 100% 영상과 비교 시 전반적 화질(p = 0.547), 병변의 가시성(p = 0.120), 대조도(p = 0.083)에서 비슷한 성적을 보였으며 유의미한 차이도 보이지 않았다. 결론 깊은 컨볼루션 신경망 기법을 결합한 효과적인 잡음 제거 및 영상 재구성 처리 알고리즘은 유방 촬영의 상당한 선량 감소를 위한 길을 열어 유방암 진단을 가능하게 할 것이다.

녹용 추출물이 치매 동물모델의 기억력 개선과 관련효소 활성에 미치는 효과 (Effects of the Deer Antler Extract on Scopolamine-induced Memory Impairment and Its Related Enzyme Activities)

  • 이미라;손백신;고리주안;왕춘년;방철명;왕젠;모은경;이선영;성창근
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권4호
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    • pp.409-414
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    • 2009
  • 본 연구는 녹용 추출물이 scopolamine으로 기억손상을 유발한 실험동물의 기억력 개선과 AChE, MAO-B의 활성억제, 신경전달 물질인 ACh 함량을 치매 치료제인 tacrine과 비교하여 분석하였다. 공간인지력을 평가하는 Morris water maze test에서 scopolamine(2 mg/kg, i.p.)으로 기억손상을 유발한 경우 4일간의 인지훈련에도 불구하고 platform을 찾아가는 escape latency 시간이 증가되었으며, tacrine과 녹용추출물 투여군은 훈련 2일째부터 유의적으로 escape latency 시간이 감소하였다. 실험 5일째 platform을 제거한 probe test에서도 녹용 추출물 처리군은 scopolamine 처리군보다도 escape latency 시간이 유의적으로 감소하여 장기기억 개선효과가 있음을 보여주었다. 뇌의 신경전달물질인 ACh 생성은 대조군 대비 scopolamine 투여군은 84.7% 감소하였으나, 녹용 추출물 투여군(97.5%)은 치매 치료제인 tacrine(97.8%)과 비슷하게 정상적인 수치로 ACh 생성량을 증가시켰다. Tacrine 처리군은 scopolamine 투여로 상승한 뇌조직과 혈청의 AChE 활성을 유의적으로 감소시켰고, 녹용 추출물 처리군은 뇌조직의 AChE 활성을 유의적으로 감소시켰다. 뇌조직의 MAO-B 활성은 그룹 간 유의적인 차이는 없었으나, tacrine과 녹용 추출물 처리군이 scopolamine 투여군보다 MAO-B 활성을 감소시키는 경향을 보였다. 따라서 녹용 추출물은 scopolamine으로 기억손상을 유발한 치매 동물모델에서 신경전달물질을 분해하는 효소의 활성을 저해함으로써 장기기억 활성을 촉진하고 콜린성 신경계를 자극하여 기억 및 학습 증진에 효과적으로 작용하는 천연물 유래 기능성 물질로 사료된다.

중학교 가정교과의 SDGs 교육을 위한 지속가능한 주생활 교수·학습 과정안 개발 및 평가 (Development and Evaluation of Sustainable Housing Teaching-Learning Process Plan for Achieving the Global SDGs by Home Economics in Middle School)

  • 김은경;조재순
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.77-97
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    • 2020
  • 이 연구는 중학교 가정과교육을 통해 지속가능발전목표 달성에 기여하고자 지속가능한 주생활을 위한 교수·학습 과정안을 개발하여 실행·평가하는 데 목적을 두고 있다. 연구결과는 다음과 같다. 연구는 ADDIE 교수 설계 모형에 따라 2009, 2015 개정 교육과정의 중학교 기술·가정과 기술·가정 2 교과서 주생활 단원을 분석하여 학습주제와 학습목표를 SDGs의 세부목표와 연계되도록 하고 전체 수업이 하나의 프로젝트가 되도록 설계하였다. 개발 단계에서는 다양한 모둠 활동(브레인라이팅, 만다라트, 비쥬얼씽킹, UCC 제작, 기획안 구상)을 통해 학생 중심의 4차시분의 교수·학습 과정안과 학습자료(개인 활동지 4개, 학생용 읽기자료 4개, 모둠 활동지 4개, 과제와 평가 활동지 각 1개, 동영상 7편과 사진 자료 다수가 포함된 PPT 4세트, 교사용 읽기자료 4개) 및 설문지를 개발하였다. 수업 실행은 2019년 8월 29일부터 9월 18일까지 3주간 충북 청주시 소재 Y중학교 남녀학생 4개 반 127명을 대상으로 이루어졌으며 123명의 평가 결과를 활용하였다. 학생들은 이 연구에서 개발한 수업 전반에 대해 긍정적으로 평가하였고 모둠별로 실시한 수업 활동과 성찰일기 작성은 학습목표 달성에 도움이 되어 학생들의 실천 의지를 키워주었다. 이러한 결과를 바탕으로 이 연구에서 개발한 교수·학습 과정안은 지속가능한 주거 가치관을 형성하여 지속가능한 주생활을 실천하고 지속가능한 주생활 문화를 계승하는 목표 달성에 적절하며 나아가 가정과교육에서 SDGs 교육에 기여할 수 있음을 보여준다고 할 수 있겠다.