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자장 세기와 스캔 방향이 다른 자기공명영상에서 측정된 해마 체적의 재현성 연구
최유용(Yu Yong Choi),이동희(Dong Hee Lee),이상웅(Sang Woong Lee),이건호(Kun Ho Lee),권구락(Goo Rak Kwon) 한국스마트미디어학회 2016 스마트미디어저널 Vol.5 No.1
장기추적 뇌영상 연구에서 자기공명영상장치의 노후 또는 기술 발전에 따른 업그레이드로 인해 연구기간 내 동일한 촬영 조건을 유지하기 어렵다. 특히, 자장 세기가 1.5T에서 3T로 증가한 경우가 많아, 기존 1.5T 영상을 새로운 3T 영상과 통합해서 분석에 사용하는 것이 가능한지 확인할 필요가 있다. 본 논문에서는 자장 세기와 스캔 방향이 다른 자기공명영상에서 측정한 해마 체적의 재현성을 연구 분석하였다. 실험참가자 296명의 3차원 T1 영상을 1.5와 3T 자기공명영상장치 각각에서 스캔 방향을 달리하여 획득하고 뇌영상 연구에 널리 사용되는 Freesurfer를 이용하여 실험참가자의 해마 체적을 측정하였다. 해마 체적의 영상종류 간 차이를 확인하기 위해 대응표본 t-검정을 수행한 결과, 자기공명영상장치의 자장 세기와 스캔 방향에 따라 해마 체적이 유의하게 차이가 있음을 확인하였다. 이런 결과는 촬영조건에 따라 측정된 해마체적이 달라질 수 있음을 의미하므로, 촬영 조건이 다른 영상을 통합 분석할 수 있는 기법의 개발이 필요하다고 판단된다. In a longitudinal neuroimaging study, the upgrades of a magnetic resonance imaging (MRI) scanner due to outdated hardwares and softwares make it difficult to maintain the same MRI conditions in the long-term research period. Particularly, high field MRI systems such 3T scanners become popular in recent years. However, it is still unclear whether an integrated analysis of 3T and 1.5T images is possible without consideration of the field strength. In this study, we evaluated the reproducibility of hippocampal volumes between brain images with different field strengths and slice orientations. 296 participants underwent both 3T and 1.5T MRI and both sagittal and axial scans for high resolution brain images, and their hippocampal volumes were measured using Freesurfer, a well-known software for neuroimaging analysis. Paired t-tests showed that the hippocampal volumes were significantly different between the image types. These results suggest that it is necessary to develop data analysis techniques for integrating diverse types of MRI images.
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과학 분야 비유 생성 사고과정에서 나타나는 뇌활동성 분석
조선희(Sun Hee Cho),최유용(Yu Yong Choi),권대용(Dai Young Kwon) 한국영재학회 2021 영재교육연구 Vol.31 No.1
비유는 과학 분야에서 창의적인 성취를 이루는데 주요하게 관여하는 사고과정이다. 본 연구에서는 과학 개념에 대한 비유를 생성할 때 나타나는 뇌활동성의 특징을 밝히고자 하였다. 연구대상은 생물학 과목에서 우수한 성적을 받았으며 과학에 흥미가 높은 이공계 학과 대학생 11명이었다. 연구대상자들이 비유과제와 읽기과제를 수행하는 동안 fMRI 촬영을 하였다. 비유과제를 수행할 때 읽기과제를 수행할 때보다 활동성이 높게 나타난 영역들은 단일표본 t-검정을 통해 분석하였다. 분석결과 비유과제를 수행할 때에는 읽기과제를 수행할 때보다 왼쪽 전두엽(BA 46, 44, 9, 6), 왼쪽 각이랑 부근의 측두엽(BA 39)과 두정엽(BA 40), 양쪽 전대상이랑(BA 24, 32) 등에서 활동성이 높게 나타났다. 왼쪽 전두엽은 정보의 통합과 선택, 왼쪽 측두엽과 두정엽은 기억의 저장과 인출, 전대상이랑은 주의집중에 관여한다. 따라서 본 연구의 결과는 과학 개념에 대한 비유를 생성할 때에는 지식을 읽을 때보다 주의집중, 기억의 인출, 정보의 통합과 선택 등이 활발히 이루어지고 있음을 시사한다. We investigated the neural bases of generating analogies in science. Participants consisted of 11 science and engineering undergraduate students. They got a good grade in biology class. fMRI data were acquired while they performed analogy and reading tasks. Brain areas which had higher activation levels for analogy tasks than reading tasks were analyzed using one-sample t test. Analogy tasks produced greater activation in the left prefrontal cortex (PFC; BA 46, 44, 9, 6), left temporal (BA 39) and parietal cortex (BA 40), and bilateral anterior cingulated cortex (ACC; BA 24, 32). The left PFC integrates and selects information by reasoning and working memory, left temporal and parietal cortex store and retrieve memories, and ACC is involved in executive control to maintain strategic search and selection. Thus, our results suggest that the processes of generating analogies involve successful executive attention, memory retrieval, relational integration, and selection.
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조선희(Sun Hee Cho),김희백(Heui-Baik Kim),최유용(Yu Yong Choi),채정호(Jeong-Ho Chae),이건호(Kun Ho Lee) 한국영재학회 2005 영재교육연구 Vol.15 No.2
본 연구에서는 뇌영상기술(fMRI)을 이용하여 뇌신경활동성에 기반한 영재성 평가의 가능성을 타진하였다. 이를 위해 현행 영재교육 수혜자 및 일반 고교생 50명을 대상으로 국제적으로 공인된 다양한 지능검사(RAPM, WAIS)와 창의력 검사(TTCT-도형, TTCT-언어)를 실시하였으며 이들 중 40명의 학생을 대상으 로 추론적 사고능력을 요구하는 지능과제 수행 시 두뇌활동성을 측정하였다. 일 반지능(g) 수준에 따라 영재군과 일반군으로 구분하여 두뇌활동성을 비교 분석 한 결과 두 그룹 모두 좌·우반구의 외측전전두엽피질(lateral PFC), 전대상피질 (ACC), 후두정엽피질(PPC)에서 높은 활동성을 보였으며, 영재군이 일반군에 비 해 높게 나타났다. 개인별 일반지능(g) 수준과 두뇌활동성 사이의 상관도를 분석 한 결과 후두정엽피질에서 가장 높은 상관도(r = 0.73 ~ 0.74)를 보였으며 다른 영역들 역시 비교적 높은 상관도(r = 0.53 ~ 0.66)를 보였다. 한편 영재군은 일 반군에 비해 지능지수에서는 월등히 높은 수치를 보였으나 창의력지수에서는 크 게 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과는 뇌기능영상기술이 영재성 평가에 적용 될 수 있을 것이라는 가능성을 보여주며 영재선발 시 창의력에 대한 평가 비중 을 강화시킬 필요성이 있음을 시사한다. We applied functional magnetic resonance imaging (fMRI) techniques to examine whether general intelligence (g) could be assessed using a neurobiological signal of the brain. Participants were students in a national science academy and several local high schools. They were administered diverse intelligence (RAPM and WAIS) and creativity tests (TTCT-figural and TTCT-verbal). Forty of them were scanned using fMRI while performing complex and simple g tasks. In brain regions of greater blood flow in complex compared with simple g tasks, the gifted group with an exceptional g level was not significantly different from the average group with an ordinary g level: both of them activated the lateral prefrontal, anterior cingulate, posterior parietal cortices. However, the activation levels of the gifted group were greater than those of the average group, particularly in the posterior parietal cortex. Correlation analysis showed that the activity of the posterior parietal cortex has the highest correlation (r = 0.73 ~ 0.74) with individual g levels and other regions also have moderate correlation (r = 0.53 ~ 0.66). On the other hand, two-sample t test showed a striking contrast in intelligence tests scores between the gifted and the average group, whereas it did not show in creativity tests scores. These results suggest that it is within the bounds of possibility that a neurobiological signal of the brain is used in the assessment of the gifted and also suggest that creativity has to be given a great deal of weight on the assessment of the gifted.
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