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수면 뇌파-기능자기공명영상 동기화 측정과 신호처리 기법을 통한 수면 단계별 뇌연결망 연구
김중일,박범희,윤탁,박해정 대한수면의학회 2018 수면·정신생리 Vol.25 No.2
Objectives: Synchronous electroencephalogram (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) has been used to explore sleep stage dependent functional brain networks. Despite a growing number of sleep studies using EEG-fMRI, few stud- ies have conducted network analysis on whole night sleep due to dif culty in data acquisition, artifacts, and sleep management within the MRI scanner. Methods: In order to perform network analysis for whole night sleep, we proposed experimental procedures and data process- ing techniques for EEG-fMRI. We acquired 6-7 hours of EEG-fMRI data per participant and conducted signal processing to re- duce artifacts in both EEG and fMRI. We then generated a functional brain atlas with 68 brain regions using independent com- ponent analysis of sleep fMRI data. Using this functional atlas, we constructed sleep level dependent functional brain networks. Results: When we evaluated functional connectivity distribution, sleep showed signi cantly reduced functional connectivity for the whole brain compared to that during wakefulness. REM sleep showed statistically different connectivity patterns compared to non-REM sleep in sleep-related subcortical brain circuits. Conclusion: This study suggests the feasibility of exploring functional brain networks using sleep EEG-fMRI for whole night sleep via appropriate experimental procedures and signal processing techniques for fMRI and EEG. 목 적:본 연구는 전수면주기동안 수면단계에 따른 전체뇌영역과 수면 관련 뇌영역들의 뇌기능 연결망의 변화를 살펴보기 위해 동기화된 뇌파(EEG)-자기기능공명영상 (fMRI)를 전 수면 주기 동안 측정하고 신호처리 기법을 사용 함으로수면단계에따른뇌연결망의탐구가가능함을살펴 보기 위해 수행되었다. 방 법:정상 성인 피험자 5인을 대상으로 6~7시간의 수 면동안 MRI 기계 안에서 안전도, 심전도, 근전도와 EEG- fMRI를 측정하였고 EEG에 발생한 MRI 자장 변화 잡음과 심박관련 잡음을 제거하였다. fMRI에서는 피험자의 움직임 에 의해 발생하는 영상 왜곡을 보정하는 부분볼륨활용기법 을 제안하여 사용하였다. 잡음이 제거된 수면중 fMRI에 독 립성분분석기법을 적용하여 뇌 전체를 68 영역으로 구획하 여 수면 연구에 적합한 뇌 구획 지도를 만들고 이를 바탕으 로 각 구획들간의 연결성을 계산하였다. 수면관련 뇌심부 영 역을 선택하여 연결망 분석을 수행하였다. 결 과:뇌파를 비롯한 수면 생리적 신호들은 잡음 제거 의 방법을 이용하게 되면 수면단계설정에 문제가 없으며 수 면 단계별 뇌 연결망 연구가 가능함을 보여 주었다. 뇌연결 망 분석에서 수면 관련 뇌심부 연결망은 렘과 비렘수면에 따라 다른 특성이 나타나는데 비렘수면에서 전반적으로 높은 연결성을보였다.대뇌를포함한전체뇌연결망의경우각 성에 비해서 수면 중에 뇌 연결성이 떨어지는 양상을 보였다 (Kolmogorov-Smirnov 검정 ; p < 0.05, Bonferroni cor- rected). 결 론:본 연구를 통해서 장시간 수면 EEG-fMRI 측정 과 수면단계설정이 가능하고 신호처리 기법을 통해서 보정 하게되면뇌기능연결망을이용한전체수면뇌연구가가 능함을 시사한다.
김중일,김도영,김인태,Kim, Joong-Il,Kim, Do-Young,Kim, In-Tae 한국응용과학기술학회 2014 한국응용과학기술학회지 Vol.31 No.3
이 논문은 온도차에 따라 변화되는 이온성 액체와 낮은 밴드갭을 갖는 고분자인 poly(2-heptadecyl-4-vinylthieno[3,4-d]thiazole)(PHVTT) 간의 상호작용 및 고분자의 거동을 조사하였다. 이온성 액체는 methyl imidazolium chloride([MIM]Cl), butyl methyl imidazolium chloride([BMIM]Cl), tri-butyl methyl ammonium methyl sulfate([TBMA][ $MeSO_4$])를 사용하였으며, 21, 28, 32, $37^{\circ}C$로 온도를 변화시키며 상호작용의 변화를 UV-vis spectroscopy, FT-IR spectroscopy, photoluminescence spectroscopy를 통해 확인한 결과 이온성 액체인 [MIM]Cl, [TBMA][$MeSO_4$]와 PHVTT의 상호작용은 점차 약해짐을 확인할 수 있었지만, [BMIM]Cl은 온도 변화에 따른 상호작용의 변화를 보이지 않았다. In this paper, we have examined the interaction of low bandgap polymer {poly(2-heptadecyl-4-vinylthieno[3,4-d]thiazole)(PHVTT)} with ionic liquids. Further, we have studied the temperature dependent interactions between the ionic liquids [tri-butyl methyl ammonium methyl sulfate ([TBMA][$MeSO_4$]), methyl imidazolium chloride ([MIM]Cl) and butyl methyl imidazolium chloride ([BMIM]Cl)] and polymer using UV-vis spectroscopy, FT-IR spectroscopy, photoluminescence (PL) spectroscopy, as a function of temperature at 21, 28, 32, $37^{\circ}C$. These experimental results suggest that interactions of polymer with ionic liquids ([MIM]Cl, [TBMA][$MeSO_4$]) showed weak interactions by increasing temperature but [BMIM]Cl has no significant effect with increase in temperature.