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이마앞엽 활성도를 이용한 인지 과제 난이도 예측 알고리즘 구축
전유진 ( Jeun Yu-jin ),김은진 ( Kim Eun-jin ),박도희 ( Park Do-hee ),이시안 ( Lee Si-an ),정다빈(1) ( Jung Da-bin(1) ),정다빈(2) ( Jung Da-bin(2) ),박진혁 ( Park Jin-hyuck ) 대한인지재활학회 2021 대한인지재활학회지 Vol.10 No.2
목적: 본 연구는 훈련 시 사용하는 난이도를 기능적 근적외선 분광기(fNIRS)를 이용한 이마앞엽 활성도로 사용하여 대상자 맞춤 난이도로 훈련을 제공하고 그 효용성을 확인하고자 하였다. 연구방법: 연구는 크게 두 단계로 진행되었다. 첫 번째 연구는 이마앞엽 활성도 기반의 난이도 예측 알고리즘 개발연구로 이를 위해 45명의 대상자를 모집하여 데이터를 수집하였다. 먼저 4가지 인지 과제를 하는 동안 이마앞엽의 뇌활성도를 측정하여 데이터셋을 만들고 기계학습을 통해 변수를 선정하여 알고리즘을 구축하고 예측 정확도를 검증하였다. 두 번째 연구는 구축한 알고리즘을 대상자 맞춤형 난이도로 활용하여 인지훈련의 효과를 확인하는 연구로 대상자 1명이 참여하였다. 훈련은 30분간 총 5회를 가상현실 속에서 목표지점을 찾는 가상현실 기반 공간 인지 과제로 훈련하였으며, 매회 직전에 기능적 근적외선 분광기를 이용하여 훈련에 사용할 난이도를 측정하고 훈련에 적용하였다. 또한, 실험 전, 후로 기능적 근적외선 분광기를 착용한 체 선로 잇기 검사를 시행하여 대상자의 훈련 효과를 평가하였다. 결과: 난이도 예측 알고리즘을 구축하기 위해서 독립변수는 복외측 전전두엽 피질의 뇌활성도 변수로 종속변수는 2개의 난이도로 군을 나눈 것으로 선정하였고, 다양한 기계학습 기법을 비교한 결과 로지스틱회귀분석 알고리즘에서 86% 정확도로 가장 높게 난이도를 예측할 수 있었다. 또한, 구축한 알고리즘을 5회기의 공간인지 훈련에 대상자 맞춤 난이도로 적용한 결과 훈련 동안 이마앞엽 활성도와 공간인지 수행도가 향상되는 것을 확인할 수 있으며, 훈련 전후의 결과에서도 뇌 효율성이 높아진 것을 확인할 수 있었다. 결론: 본 연구 결과를 통해 재활훈련에 있어 대상자의 수행도 뿐 아니라 생체신호 기반의 객관적 근거를 토대로 훈련의 난이도 제시하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것이다. Objective: The purpose of this study was to provide training with a customized difficulty and confirm its effectiveness by using the difficulty used during training as the activity of prefrontal cortex using fNIRS. Methods: This study was conducted in two different stages. First, a study of the development of a difficulty prediction algorithm based on the activity of prefrontal cortex, and 45 subjects were recruited and data was collected. During the four cognitive tasks, the brain activity of prefrontal cortex was measured to create a dataset, and variables were selected thorough machine learning, algorithms were developed, and prediction accuracy was verified. Second, a study is to confirm the effectiveness of cognitive training by using algorithm, and one subject participated. Training was conducted five times for 30 minutes as a spatial cognitive task and before each training, the difficulty level to be used for training was measured using fNIRS and applied. Trial making test(TMT) by using fINRS was also evaluated at pre- and post-test. Results: In order to develop an algorithm, the variable was selected as the brain activity of VLPFC and cluster of two difficulty level group. The highest accuracy was 86%, which was logistic regression algorithm. As a result of applying the developed algorithm to the subject’s customized difficulty level for spatial cognitive training, activation was increased in prefrontal cortex and performance also was increased during training. Conclusion: These results suggested that the spatial cognitive training with subject-customized difficulty level using activity of brain would be useful in increasing in activation in prefrontal cortex and improving spatial cognition, which might have a positive effect on improving in brain efficiency.
섬유소 분해효소를 이용한 양파즙내의 퀘세틴 비배당체 전환
Da-Han Jung,Kyu-Bin Park,Jong-Tae Park 한국당과학회 2016 한국당과학회 학술대회 Vol.2016 No.01
양파(Allium cepa.)는 백합과에 속하는 두해살이풀로 다량의 퀘세틴이 함유되어있는 식품으로 알 려져 있다. 퀘세틴은 항산화능이 우수한 생리활성물질로 이상지질혈증과 비알콜성 지방간질환 개 선효과가 우수한 것으로 보고 되어있다. 그러나, 양파에 존재하는 퀘세틴은 배당체형으로 존재하 고 있어 생체이용률이 낮다. 본 연구에서는 양파즙내의 배당체 형태 퀘세틴을 상업용 섬유소 분해 효소를 이용하여 비배당체로 전환하여 비배당체 퀘세틴의 수율을 높이는 것을 목표로 하였다. 양 파즙의 비배당체 및 배당체 퀘세틴의 함유량을 분석하기 위하여 퀘세틴 표준물질 및 시료의 HPLC, LC-MS/MS를 실시하였다. 섬유소 분해효소는 Novozyme사의 ViscozymeTM과 CelluclastTM, C-TecTM, H-TecTM을 이용하였으며, 각각의 섬유소 분해효소 단일처리군과 복합처 리군으로 나누어 효소의 농도를 양파 파쇄액 무게 기준으로 0.05%⋅0.2%⋅1%로 설정하여 6시 간동안 효소반응을 실시한 이후 HPLC를 이용하여 비배당체 퀘세틴의 함량을 측정하였다. 비효소 처리 양파즙의 비배당체 퀘세틴의 함유량이 184 ppm 인 것에 비하여 효소복합처리를 실시한 양 파즙의 경우 554 ppm의 비배당체 퀘세틴을 함유한 것으로 확인되어 효소복합처리를 통하여 약 3 배의 비배당체 퀘세틴의 증가를 확인할 수 있었다. 배당체 퀘세틴의 함량은 대조군의 경우 총 퀘 세틴 함량중 96%였으나 복합효소처리 시료의 경우에는 11.9%로 현격히 감소하였다. 더불어 수용 성 당의 함량이 1.5배 증가하였는데, 비효소 처리 양파즙의 총 당함량이 7.7%인 것에 비해 효소 복합처리를 실시한 양파즙의 경우 13.9%로 나타났다. 이러한 실험결과를 통하여 섬유소 분해효소 에 의한 퀘세틴의 비배당체 전환을 확인할 수 있었다. 또한 양파즙 생산 부산물도 비효소처리 방 법에 비하여 50% 가량 감소하였다. 결론적으로 양파즙의 상업적 생산에 있어 섬유소 분해효소 첨가는 기능성성분강화는 물론 수율향상 등의 효과를 가져 올 것으로 기대된다.
Park, Seung-Yong,Jung, Eun-Kyung,Joo, Nami,Shin, Hyun-Soo,Shin, Ji-Sun,Myoung, Da-Bin,Lee, Kyung-Tae Korean Society of Dairy Science and Biotechnology 2019 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.37 No.2
The present study aimed to investigate the effects of skin care foods on the synthesis of pro-collagen type I C peptide and suppression of matrix metalloproteinase (MMP)-1 secretion through an in vitro study using fibroblasts (Hs68 cells) and keratinocytes (HaCaT cells). Among the three skin care foods developed in this study, three beans cookie and avocado yoghurt influenced the production of pro-collagen type I C peptide and suppressed MMP-1 secretion; however, tiger nut Galsu drink did not exhibit these effects. All skin care foods, including three beans cookie and plain yoghurt ($50{\mu}g/mL$, p<0.001) influenced the suppression of MMP-1 in addition to other commercially available breast milk production support foods examined, such as Heath Heather ($50{\mu}g/mL$, p<0.001), Happy Mama ($50{\mu}g/mL$, p<0.01), BioLys ($50{\mu}g/mL$, p<0.001), Enfamama ($25{\mu}g/mL$, p<0.0001), and Pregnagen ($25{\mu}g/mL$, p<0.001). Avocado fruit yoghurt ($25{\mu}g/mL$, p<0.05), avocado fruit jam yoghurt ($50{\mu}g/mL$, p<0.01), Enfamama ($100{\mu}g/mL$, p<0.05), and Pregnagen ($100{\mu}g/mL$, p<0.05) influenced the production of pro-collagen type I C peptide and suppressed MMP-1 secretion. This result indicates that only avocado jam yoghurt significantly influenced both the prevention of skin keratinization and acceleration of recovery of skin fibrous structure. Therefore, avocado is a favorable ingredient for nutrition-balanced dietary foods or an essential ingredient in products for revitalization of human skin.