The Effect of Heat on the Spiking Patterns of the Cells in Aplysia

현남규,Hyun, Nam-Gyu Korean Society of Medical Physics 2007 의학물리 Vol.18 No.2

제주 해안에서 잡은 60여 개의 군소를 대상으로 한 실험 데이터 중에서 5개의 세포에 대한 실험 결과를 분석해 보니 주목할 만한 결과들이 나왔다. 이들 5개의 세포들 중에 3개의 세포에서는 $32^{\circ}C$에서 $10^{\circ}C$까지 온도를 내리는 동안에 이완된 진동 상태, 연속발화상태 사이의 과분극 기간이 짧은 버스팅, 혼돈 양상의 버스팅, 주기 배가 양상, 연속발화 기간은 길고 휴지 기간은 짧은 버스팅, 일정하게 반복되는 비팅 상태이거나 타원형 버스팅, 휴지상태가 차례차례로 나타났으며, $10^{\circ}C$에서 $32^{\circ}C$까지 온도를 올리는 동안에는 그 반대 순서로 발화 형태가 변화하였다. 같은 온도 범위에서 80분 정도의 주기로 계속해서 열변화 자극을 줄 때마다 이러한 발화 형태 변화는 일정하게 나타났다. 그러나 나머지 두 세포의 경우에는 이와는 다른 발화 형태의 온도에 따른 변화를 보였다. 이들 경우에 이러한 열변화 자극을 24시간 이상 지속하였으나 발화 진폭은 크게 줄어들지 않았다. 그리고 평균발화 진동수, 버스팅 신호 사이의 평균 과분극상태 지속시간, 활동전위 진폭과 활동전위의 최저값 등을 $C^{++}$로 짠 프로그램을 실행시켜서 비교 분석 가능하였다. 온도에 따른 발화 진동수의 분포는 저온과 고온에서는 낮으나 중간 영역에서는 높은 종 모양의 형태를 보였는데, 온도를 내리는 동안에는 온도를 올리는 동안 보다 발화 진동수가 높았다. Fruitful findings have been produced from five out of sixty cells which were obtained from each 63 individual Aplisia caught at the Jeju coast. Spiking patterns of three out of five cells, such as relaxation oscillator, bursting within a short time of the inter-burst interval, chaotic bursting, period doubling sequences, bursting with long trains of action potentials separated by short silent periods, regular repeated beating or elliptic bursting, and silent states had been changed in order as the temperature was lowered to $10^{\circ}C\;from\;32^{\circ}C$. In the intervals of every about 40 minutes repeated ups and downs of temperature produced similar firing patterns at the allowable temperature ranges. The other two cells showed difference from these. The amplitudes of the action potentials of the two cells will not be highly decreased in 24 hours. Average spike frequencies, the inter-burst interval, peak to peak spike amplitude of action potentials, minimum potential values are compared and analyzed by using the computer programme. The spike frequencies according to temperature show the distribution of bell type, with maximal spike frequencies at intermediate temperatures and minimal ones at either end. The most common pattern consist of high spike frequency during failing and low one during rising temperatures.

동시인과와 타키온 교환을 통한 물질의 상호작용

현남규 ( Nam Gyu Hyun ),양영웅 ( Young Ung Yang ) 한국과학철학회 2002 과학철학 Vol.5 No.1

연기(緣起)는 마음과학의 패러다임으로 볼 수 있는가?

현남규(Hyun, Nam-Gyu) 동국대학교 불교문화연구원 2017 佛敎學報 Vol.0 No.81

이 논문에서는 과학철학자들이나 심리철학자들이 물질과 마음을 실체로 보고 있기 때문에 여러 가지 어려운 문제들이 제기된다고 보고 그 해법을 불교철학에서 찾으려 했다. 우선 과학혁명의 내용을 재조명하고 나서, 이것을 불교사상에 적용하여 불교철학 체계를 과학 용어를 사용하여 새롭게 구성하였다. 구체적으로는 뉴튼이 17세기 서양 과학혁명을 완성했다는 것과 같이 석가모니는 기원전 5세기경에 ‘마음과학혁명’을 이룩했다고 하였다. 그리고 ‘뉴튼역학 패러다임’에 따라 이루어진 ‘정상과학’의 개념에 대응하는 것으로서 ‘무상·고·무아·공·연기의 패러다임’을 토대로 하여 지난 2,500여 년간에 이룩한 불교의 교학과 수행의 발전은 ‘정상마음과학’으로 해석하였다. 과학철학 ․ 심리철학 ․ 불교철학에서 제기된 난해한 문제들이 무엇인지 명시한 후에, 그 해법으로 생각되는 불교철학의 기본 개념들을 제시하는 방식으로 논의하였다. 아비담마에서는 ‘수행자가 아라한이 되게 되면 번뇌 망상이 영원히 일어나지 않는다’고하기 때문에 아라한의 ‘관측’에는 이론이 하나도 적재됨이 없거나 최소한의 이론만이 적재 된다고 함으로써 ‘관측의 이론 적재성’ 문제의 해법을 모색하였다. 그리고 ‘과학혁명은 계속해서 일어날 수 있기 때문에 과학에서 진리를 말하기 어렵다’고 하는 문제는 ‘마음과학혁명은 단 한 번만 일어났다’고 함으로써 그 해법을 탐구하였다. 심리철학에서 제기되는 ‘물리적인 세계에서 마음이 어떻게 인과력을 발휘할 수 있는가’ 하는 문제에 대해서는 아비담마에서는 ‘눈의 감성’은 눈의 알음알이(안식)의 물질적인 토대와 문의 역할을 하며, 마음은 물질의 집합체인 깔라빠의 형태로 끊임없이 물질을 생성한다고 기술하기 때문에 몸과 마음이 인과관계에 있다고 함으로써 그 해법을 모색하였다. ‘물리적인 세계에서 의식과 같은 것이 어떻게 존재할 수 있는가’ 하는 문제는 아비담마에서는 물질과 마음이 찰나에 생멸하고 있으며, 89 (또는 121) 가지 마음이 양자화 되어 있다는 논의로부터 그 해법을 탐구하였다. 그리고 ‘수미산 등 9산 8해가 없는 불교 우주관을 모색할 필요가 있는가?’ 하는 문제는 그 해법이 간단치 않다. 무상·고·무아·공· 연기라는 패러다임을 전제하였을 때에 현대과학에서 밝혀진 내용들 중에서 어떤 것들이 일관되게 이것들과 잘 부합하는 것인지를 먼저 확인하였다. 그 뜻은 각각 다르나 비독립적이면서 서로 연관된 개념들임을 고려하여 ‘무상 ․ 고·무아·공·연기’라는 용어들 대신에 ‘연기’를 대표적으로 선택하였고, ‘정상마음과학’ 대신에 ‘마음과학’이라고 개칭했다. 만약 ‘연기(緣起)라는 마음과학의 패러다임으로 현대과학의 업적들을 설명할 수 있는가?’하는 물음에 대한 답이 ‘그렇다’라고 할 수 있다면, 현대과학의 성과들을 마음과학의 물질관으로 재구성할 수 있는 조건이 될 수 있다고 제시했다. Sakyamuni was enlightened after performing extreme ascetic spiritual practices. He is considered to have accomplished a scientific revolution of the mind. His philosophy and practices are based on those such as dependent-arising, impermanence, dissatisfaction, selflessness, and emptiness. Furthermore, the development of Buddhist teaching and practices has been thought of as a “normal science of mind.” Hence, his philosophy hints at new approaches to find the solutions to difficult problems. The objectivity of empirical knowledge cannot be guaranteed because of “the theory-ladenness of observation.” However, when the performer becomes arahant in abhidhamma, it is possible to be interpreted as observations that do not load the theory. The next problem is that the truth of science is questionable because scientific knowledge tends to change. However, it can be concluded that, since Shakyamuni achieved the scientific revolution of mind only once, the problem of the invariance of the truth is to also be discussed in mind science. In the philosophy of mind, the mind-body problem and the problem of consciousness are two difficult problems to solve. The fact that eye-sensitivity lies in the sensory receptacle of the eye and that kalapas are produced by the mind are both mentioned in abhidhamma. These ideas may help to solve the mind-body problem. In abhidhamma, it is discussed that a person’s consciousness arises and dissolves at a rate of more than a thousand billion times per eye movement. These facts may offer some clue to solving the problem of consciousness. The last issue I discuss is the problem inherent to ancient Buddhist cosmology. That is, at one time, people believed in a flat universe with Mount Meru at the center. We cannot accept this cosmology anymore. Instead, a new concept of matter is required in mind science.

아비담마의 눈의 문 인식과정과 신경세포에서 나오는 전기신호의 특성과의 대비

현남규(Hyun, Nam-Gyu) 동국대학교 불교문화연구원 2016 佛敎學報 Vol.0 No.76

이 논문에서는 신경세포의 전기적 특성으로 아비담마의 인식과정 들여다보기를 시도하였다. 우선 1마음찰나를 1/75초로 하여 아비담마의 인식과정을 논의하였다. 아비담마에서는 여섯가지 감각의 문과 각각에 대응하는 감각 대상이 있다고 한다: 눈의 문과 색대상, 귀의 문과 소리대상, 코의 문과 냄새대상, 혀의 문과 맛대상, 몸의 문과 접촉대상 그리고 마음의 문과 법대상. 처음의 다섯 가지 물질적인 감각의 문은 각각의 물질적인 대상에만 관계하나, 여섯 번째의 정신적인 마음의 문은 물직적인 오문의 대상과 법대상을 취한다: 법대상은 오직 마음에 의해서만 인식된다. 여섯 가지 감각의 문 중 하나가 그것에 해당하는 대상에 의해서 자극되면 일련의 정신적인 인식과정이 일어나는데, 여섯 가지의 인식과정이 있다: 눈의 문 인식과정, 귀의 문 인식과정, 코의 문 인식과정, 혀의 문 인식과정, 몸의 문 인식과정, 마음의 문 인식과정이다. 처음 다섯 가지를 오문 인식과정이라 한다. 아비담마의 인식과정을 신경과학의 결과와 비교하기 위하여 오문 중에서도 ‘매우 큰대상’을 가지는 눈의 문에서의 인식과정을 선택하였다. 아비담마의 인식과정은 신경세포의 폭발(버스팅) 신호에, 그리고 바왕가는 폭발 신호들 사이에서 나타나는 안정막 전압에 비교되었다. 눈의 문의 인식과정에서는 7종류 14개의 찰나의 마음들이 연속적으로 이어진다. 오문전향, 안식, 받아드리는 마음, 조사하는 마음, 결정하는 마음, 7개의 처리하는 마음, 2개의 등록하는 마음이다. 이러한 눈의 문 인식과정에서 바왕가의 동요에서부터 결정하는 마음까지의 과정을 원숭이의 망막에 상이 맺힌 다음에 신호가 전전두엽까지 도달하는 과정과 비교하였다. 신호가 망막에서부터 전전두엽(PFC)까지 전달되는 루트는 복잡하지 아니하다. 시각정보는 망막에서부터 외측슬상체(LSN ⟷ ‘오문전향’)로 전달되고 나서 1차 시각피질(V1 ⟷ ‘안식’)로 간다. 거기에서부터 시각 신호는 V4영역(V4 ⟷ ‘받아드리는 마음’)을 거쳐서 전하측두피질(AIT ⟷ ‘조사하는 마음’)까지 도착한다. 거기에서 전전두엽(PFC⟷ ‘결정하는 마음’)까지 투사한다. 원숭이가 사과를 보고 난 후에 이것을 범주화하는 데까지는 약 0.1초가 걸린다. 각각의 과정에서 마음의 기능과 반응 시각이 서로 상당히 유사하다. 그리고 인식과정에서 나타나는 처리 ․ 저장단계에서의 마음의 기능들과 뇌과학에서 다루고 있는 그것들이 서로 유사하게 논의되고 있음을 알 수 있다. 매우 다른 특성이 있는 이 두 가지 경우가 어떻게 서로 비슷한 결과를 낼 수 있는가? 이러한 문제는 장차 설명될 필요가 있는 재미있는 주제이다. This paper traces the eye-door cognitive process in abhidhamma based on characteristics of the electrical signals of neurons. One seventy-fifth of a second was used as the time scale of a mind-moment. In Abhidhamma, there are two sets of six sense bases: six internal sense organs and six external sense objects. They are eye and color, ear and sound, nose and odor, tongue and taste, body and touch, mind and mental objects. The first five senses coordinate with the mind. However, dhamma objects can be perceived only by the mind. When one of the six sense organs is stricken by its respective sense object, there arises a series of mental cognitive processes. In order to compare the cognitive process of abhidhamma with the findings of neuroscience, the eye-door cognitive process is considered, which can encompass any object, however big it is. The cognitive process of abhidhamma is compared to the bursting signals of nerve cells and the bhavanga with the membrane potentials appearing between the bursting signals. In the eye-door cognitive process, seven types of consciousness sequentially act in progression: a fivefold one for conversion, a visual, a receiving, an investigating, a determining, seven impulsive, and two registering. The sequential processes of visual stimuli that proceed from vibration in the life-continuum to a determining consciousness is compared to a similar process in the chain of visual processing that takes place between the retina and the prefrontal cortex (PFC) in the brain of a monkey. Visual signals are smoothly routed from the retina to the PFC. Visual information is transmitted from the retina to the lateral geniculate nucleus of thalamus (the type of consciousness corresponding to LSN is a five-door adverting consciousness). From there it goes to the primary visual cortex (V1 ↔ eye consciousness). The visual signals then arrive via the visual area V4 (V4 ↔ a receiving consciousness) to the anterior inferior temporal cortex (AIT ↔ an investigating consciousness). Then, the AIT projects to prefrontal cortex (PFC ↔ a determining consciousness). A monkey takes up to about 100ms to categorize the information after seeing an apple. In each cognitive process, the mental functions and response times are almost matching. Research is ongoing to understand the similarity between the mental functions in the cognitive process in abhidhamma and those in brain science. How could these two cases with quite different characteristics cause similar results? This subject needs much deeper research from both philosophical and scientific perspectives.

타키온 교환에 의한 파이온-핵자 상호작용

현남규 제주대학교 1991 논문집 Vol.33 No.-

만약 물체 A와 B가 타키온 T를 교환하면, 그 때 이 타키온 T가 무한대의 속도를 갖는 것으로 관찰하는 광속보다 느린 속도로 갖는 것으로 관찰하는 광속보다 느린 속도로 움직이는 적절한 관찰자가 존재한다. 그 때 타키온은 소립자들 사이의 탄성 충돌과정의 상호작용을 매개하는 실제적인 입자가 될 수 있으므로, 타키온들은 안정된 입자들로 존재한다고 보기보다는 상호작용을 매개하는 역할을 하는 입자들로 불 수가 있다. 예들로서, 파이온-핵자의 산란과정에서 타키온이 교환된다고 보고 핵자공명이 일어날 경우에 교환될 수 있는 타키온의 정지 질량과 에너지를 계산하였다. If two particles A,B exchange a tachyon T, then suitable subluminal observers always exit, which see the tachyon T with infinitive speed. Then tachyons can be the realistic classical carriers of elastic intractions between elementary particles. Thus tachyons may have a role as interaction carriers rather than as stable objects. As examples, it was suggested that tachyons may be exchanged in elastic and inelastic pionnucleon scattering, and we calculated the energy and rest mass of the exchanged tachyons in nucleon resonances.

Tachyon에 관한 硏究 : 因果律과 綠起 Causality and Pratiya-Samutpada

玄南奎 濟州大學校 基礎科學硏究所 1988 基礎科學硏究 Vol.1 No.1

복사 반작용을 포함한 하전 입자의 운동에서 나타나는 인과율 위배문제나 타키온의 교환을 통한 두 물체의 상호작용에서의 인과율 위배 문제를 인과율에 대한 대승불교의 논서들에서의 논의와 비교 검토한 결과, 상호작용 과정에서는 因先果後의 時順에 의하여 정의된 "인과율"의 개념을 "綠起"의 개념으로 대치하여 논의할 필요성이 있음을 제시하였다. The equation of motion in the classical charged particles caused unphysical problem of the violation of causality. Though Wheeler and Feynmann proposed absorber theory to solve this problem, it remains to be unsolved. So I discussed the problem in the case of tachyon. Sudarshan and Feinberg suggested the reinterpretation principle to solve the violation of causality in tachyon, but it raised the chronological order of cause and effect problem : emission of a tachyon may be viewed as absorption by another observer. In this paper I have compared the concept of causality with that of Mahayana Buddhism, therefore it seems that I may substitute "causality" by "pratiya-samutpada in the case of interaction.

Tachyon에 관한 연구 : 인과율과 연기

현남규 제주대학교 1986 논문집 Vol.23 No.-

The equation of motion in the classical charged paricles caused unphysical problem of the violation of causality. Though Wheeler and Feynmann proposed absorber theory to solve this problem, it remains to be unsolved. So I discussed the problem in the case of tachyon. Sudarshan and Feinberg suggested the reinterpretation principle to solve the violation of causality in tachyon, but it raised the chronological order of cause and effect problem : emission of a tachyon may be viewed as absorption by another observer. In this paper I have compared the concept of causality with that of Magayana Buddhism, therefore it seems that I may substitute "causality" by "pratiya-samutpada in th case of interaction.

Tachyon에 관한 硏究 : Transcendent Tachyon Causality Transcendent Tachyon과 因果律

玄南奎 제주대학교 1986 논문집 Vol.22 No.-

I considered in this paper that classical tachyons may be kinematically allowed to be the carriers of mutal interaction between elementary particles. Especially in the center of mass system, infinite speed tachyons can mediate the elastic-scattering interactions.

현대 물리학자와 고대 불교학자가 본 우주의 기원

현남규 濟州大學校 師範大學 科學敎育硏究所 1994 科學敎育 Vol.11 No.1

The argument about whether or not the universe had a begining has been continued during the 19th and 20th centuries. It was conducted mainly on the basis of the thelogy and philosophy with little consideration of observational evidences. Although modern physicists have discovered that the universe was created about 15 billion years ago, they could not argue about whether or not the universe will exist eternally with experimental evidence. But there are some noticible simility between the point of view on the matter and universe of modern physicist and that of ancient buddhist philosophers. As we know, ancient buddhist philosophers had thought that the universe has been proceeding the certain cycle repeatedly, such as being from the emptiness, preservence and destruction, so we may think that our universe oscillates forever.

원자론 : 루크레티우스(Lucretius)의 원자, 극항 및 쿼크의 대비

현남규 濟州大學校 師範大學 科學敎育硏究所 1991 科學敎育 Vol.8 No.-

The term Atomism is derived from the Greek word atoma - "things that cannot be cut or divided". The history of Western Atomism can be .divided into two more or less distinct periods, one philosophical and the other scientific, with transition period(from 17th to 19th century). The concept of an indestructible substance of the Parmenides's unique and in variable Being as the subject of varying properties became one of the fundamental concept of western thought. In order to reconcile the idea of unchangible Being( of Parmenides) with that of eternal Becoming(of Heraclitus), Leukippus and Democritus assumed the atom, the smallest indivisible unit of matter. They explained everything in terms of moving atoms and regared them as self-sufficient, ultimat, uncaused entities and, which had been in motion from all time. In Buddhist philosophy, atomic theory have arised in two schools of Hinayana Buddhism: When Buddhist school in India accepted the view that a "dharma" is a point in space-time, they came to accept the theory of atoms(Paramanuvada) and a theory of moments(Ksanavada). But they are treted as illusory products of avidya by the more important Mahayana branch. So Indian Atomism has not developed into a scientific theory. Until its development in the third decade of 20th century, the scientific atomic theory did not differ philosophically very much from that of Dalton. Dalton's atom were no longer considered to be immutable and indivisible; new elementary particles sometimes appeared on the screen. In 1964 Gel1 -Mann succeeded in accounting for a large number of hadron pattern by assigning appropriate quantum numbers to his three quarks and their antiquarks : Baryons can be said to consist of three quarks and mesons of a quark plus antiquarks and for this model it is essential to have pointlike, structureless quarks. But, so far no hadrons have even been broken up into their constiutent quarks. We have compared in this thesis atoma, paramgnu and quarks and have found that there were many similities between them. But in comtemporary atomic theory, the hypothesis of the existence of immutable elementary particles has been abandoned : elementary particles can be transformed into rediation and vice versa. In its search for universal and unchangiable laws, modern science is to a great extent inspired by the same idea as Parmenides, since universal laws presuppose a certin unity in the material world and unchangible must be hidden behind all changes. Thus we are in great hope that ancient Indian Atomism will contribute a little to the solution of the problem of elementary particle physics.