• 제목/요약/키워드: BOLD fMRI

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운동과제에 대한 클로피도그렐의 약리적 뇌자기공명영상 (Pharmacological Functional Magnetic Resonance Imaging of Cloropidol on Motor Task)

  • 장용민
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제16권2호
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    • pp.136-141
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    • 2012
  • 목적: 정상인에서 항혈소판제제인 클로피도그렐이 손운동기능 과제를 수행하는 동안 운동기능의 생리학적 반응에 대한 약리적 조절효과를 알아보고자 하였다. 대상과 방법: 10명의 오른손잡이 정상인을 대상으로 클로피도그렐 사용전, 최대 복용량 복용후, 정상상태 유지시로 세번에 걸쳐 뇌기능 자기공명영상 데이터를 획득하였다. 운동과제로는 주먹을 쥐었다 폈다하는 운동을 시행하였고 3.0 테슬라 자기공명영상기기에서 혈액산소의존성(BOLD) 대조도를 획득하였으며 이를 위하여 $T2^*$ 강조 EPI 영상기법을 사용하였다. 뇌기능 자기공명영상 데이터의 영상전처리 및 통계분석은 SPM2를 사용하였다. 결과: 이차수준 분석에서 주운동영역을 포함하는 편측 감각운동중추의 활성화가 나타났다. 클로피도그렐 사용전의 활성화 화소수는 173, 최대 복용량 복용후 활성화 화소수는 1049, 정상상태 유지시 활성화 화소수는 673 이었다. 최대 T값을 기준으로 측정한 BOLD 신호의 강도변화는 관찰되지 않았다. 결론: 본 연구결과는 클로피도그렐에 의해 대뇌 운동 활성이 조절된다는 사실과 또한 뇌기능 자기공명영상이 이러한 변화를 감지할수 있을만큼 높은 민감성을 가진다는 사실을 제안하고 있다.

뇌기능 영상을 위한 TRFGE, CGE 기법에서 이미징 모드와 기울임 각의 변화에 따른 자화율 효과의 해석 (Analysis of Susceptibility Effects by Variation of Imaging Modes and Tilting Angles in TRFGE and CGE Sequences for fMRI)

  • 정순철;노용만;조장희
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1997년도 추계학술대회
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    • pp.571-574
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    • 1997
  • fMRI, functional MRI introduced recently appears based on the gradient echo technique which is sensitive to the field inhomogeneity developed due to the local susceptibility changes of blood oxygenation and deoxygenation. Common to all the gradient echo techniques is that the signal due to the susceptibility effects is generally decreased with increasing inhomogeneity due to the $T2^*$ effect or conventionally known as blood oxygenation level dependent (BOLD) effect. It is, also found that the BOLD sensitivity is also dependent on the imaging modes, namely whether the imaging is in axial, or coronal or sagittal mode as well as the directions of the vessels against the main magnetic field. We have, therefore, launched a systematic study of imaging mode dependent signal change or BOLD sensitivity as well as the signal changes due to the tilting angle of the imaging planes. Study has been made or both TRFGE sequence and CGE sequence to compare the distinctions of the each mode since each technique has different sensitivity against susceptibility effect. Method of computation and both the computer simulations and their corresponding experimental results are presented.

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시각자극에 의한 후두엽 피질에서의 기능적 자기공명영상법과 양성자 대사물질영상의 비교 (A comparison of functional MRI and MRSI on occipital cortex by visual stimulation)

  • 김태;서태석;최보영;신경섭
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1998년도 추계학술대회
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    • pp.291-292
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    • 1998
  • The purpose of the study was aimed to evaluate the BOLD contrast fMRI in occipital lobe and compare this imaging with metabolite changes based on $^1H$ MRS and MRSI before and after visual stimulation. As a result, the activation map were sucessfully produced by thresholding with minimum cross-correlate value of 0.45. In MRS, NAA/Cr ratio is almost same. however, latate was elevated almost 9 times higher than before activation. Lactate metabolic images were consistent with the BOLD effect map. The BOLD contrast fMRI is not enough to detect the activation area in human brain. so, the other modality was required such as lactate metabolic map.

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뇌기능 자기공명영상 장치를 이용한 짠맛 자극에 따른 인간 뇌의 반응에 대한 기초 연구 (Salty-taste Activation of Human Brain Disclosed by Gustatory fMRI Study)

  • 김수현;최기승;이현용;신운재;은충기;문치웅
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제9권1호
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    • pp.30-35
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    • 2005
  • 목적 : 본 논문은 뇌 기능 자기공명영상(Brain Functional Magnetic Resonance Imaging: Brain fMRI)을 이용하여 짠 맛 자극에 대한 인지활동으로 뇌 신경세포의 활성화에 따른 국소 대사 및 혈류역학적 변화가 일어나는 뇌 영역을 분석 및 가시화함으로써 맛에 대한 뇌 활성화 부위의 기초자료를 마련하고자 하였다. 대상 및 방법 : 건강한 비흡연 남자 12명을 대상으로 1.5T MRI 장치에서 혈액산소수준의존(Blood Oxygen Level Dependent, 이하 BOLD) 방법을 이용한 fMRI 실험을 수행하여 인간의 미각 중 짠맛에 대한 반응을 관찰하였다. 잔 맛의 자극은 $3\%$ 농도의 소금물(NaCl)을 미각 자극기를 이용하여 혀 전체에 자극을 주었다. 미각 자극기인 Auto Syringe Pump는 일정한 자극을 반복적으로 가할 수 있도록 마이크로프로세서를 이용하여 연구실에서 자체 제작되었다. 자극의 패러다임은 5회의 휴식기간과 4회의 자극기간으로 구성되었으며, 자극기간은 15초씩 진행되고 휴식기간은 30초로 하여 각 slice당 42 영상을 연속적으로 획득하였다. 자극에 대해 얻은 fMRI 영상은 SPM99'(Statistical Parametric Mapping, UCL)를 이용하여 분석하였다. 활성화 영상은 EPI 영상과 동일한 부위의 T1 강조영상에 registration 기법을 이용하여 overlapping시켜 활성화 부위의 해부학적 판별을 용이하도록 하였다. 결과 : 농도 $3\%$ 소금물의 짠맛 자극에 대해서 insula, amygdala, frontal opercular taste cortex (OFC), orbitofrontal cortex 영역에서 활성화 영역을 fMRI로 확인하였으며, dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) 영역에서도 유효한 신호를 관찰하였다. 결론 : 본 연구의 결과는 미각의 주요 신경이 뇌의 insula, OFC 그리고 DLPFC 영역에 주로 분포한다는 기존의 결과와 잘 일치하고 있다. 마이크로 프로세서로 동작하는 자동펌프를 미각 자극기로 사용함으로써 미각자극에 대한 뇌의 활성화 영역을 안정되게 관찰할 수 있었다. 본 연구의 결과는 fMRI를 이용한 고차원적 미각작용 과정 연구에 튼튼한 밑거름이 될 것으로 생각된다.

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두침과 상하지 침자극이 뇌와 뇌의 체성감각피질에 미치는 영향에 대한 fMRI Study (Effects of Head Acupuncture Versus Upper and Lower Limbs Acupuncture on Signal Activation of Blood Oxygen Level Dependent(BOLD) fMRI on the Brain and Somatosensory Cortex)

  • 박정미;곽자영;조승연;박성욱;정우상;문상관;고창남;조기호;김영석;배형섭;장건호;방재승
    • Journal of Acupuncture Research
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    • 제25권5호
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    • pp.151-165
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    • 2008
  • Objectives : To evaluate the effects of Head Acupuncture versus Upper and Lower Limbs Acupuncture on signal activation of Blood Oxygen Level Dependent(BOLD) fMRI on the Brain and Somatosensory Cortex. Subjects and Methods : 10 healthy normal right-handed female volunteer were recruited. The average age of the 10 subjects was 30 years old. The BOLD functional MRI(fMRI) signal characteristics were determined during tactile stimulation was conducted by rubbing 4 acu-points in the right upper and lower limbs($LI_1$, $LI_{10}$, $LV_3$, $ST_{36}$). After stimulation of Head Acupuncture in Sishencong($HN_1$), $GB_{18}$, $GB_9$, $TH_{20}$ of Left versus Upper and Lower Limbs Acupuncture($LI_1$, $LI_{10}$, $LV_3$, $ST_{36}$ of Right) and took off needles. Then the BOLD fMRI signal characteristics were determined at the same manner. Results : 1. When touched with cotton buds(sensory stimulation), left Parietal Lobe, Post-central Gyrus, primary somatosensory cortex(BA 1, 2, 3), and primary motor cortex(BA 4) were mainly activated. When $ST_{36}$ was stimulated, Frontal Lobe, Parietal Lobe, Cerebellum, and Posterior Lobe as well as Inter-Hemispheric displaying a variety of regions. 2. In signal activation before and after Head Acupuncture reaction, it showed signal activation after removing the acupuncture needle and right Somatosensory Association Cortex, Postcentral Gyrus, and Parietal Lobe were more activated. 3. In reactions of before and after Upper and Lower Limb Acupuncture, it also showed signal activation after removing the acupuncture needle and bilateral Occipital Lobe, Lingual Gyrus, visual association cortex, and Cerebellum were activated. 4. After acupuncture stimulation, In Upper and Lower Limb Acupuncture Group, left frontal Lobe, Precentral Gyrus and Bilateral parietal lobe, Postcentral Gyrus and Primary Somatosensory Cortex(BA 2) were activated. In Head Acupuncture Group, which has most similar activation regions, but especially right Pre-Post central Gyrus, Primary Somatosensory Cortex(BA 3), Primary Motor Cortex, frontal Lobe and Parietal Lobe were activated. Conclusions : When sensory stimulation was done with cotton buds on four acup-points($LI_1$, $LI_{10}4, $LV_3$, $ST_{36}$), while bilaterally activated, contralateral sense was more dominant. It showed consistency with cerebral cortex function. When $ST_{36}$ was stimulated Frontal Lobe, Parietal Lobe, Cerebellum, Posterior Lobe as well as Inter-Hemispheric were stimulated. In Head Acupuncture, it showed more contralateral activation after acupuncture. In Upper and Lower Limb Acupuncture, it showed typically contralateral activation and deactivation of limbic system after acupuncture stimulation. Therefore, there were different fMRI BOLD signal activation reaction before and after Head Acupuncture vs Upper and Lower Limb Acupuncture which might be thought to be caused by acu-points' sensitivity and different sensory receptor to response acupuncture stimulation.

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인지적 시간관리에 필요한 기능적 뇌 활성 영역과 반응시간의 상관관계 (Correlation between Faster Response Time and Functional Activities of Brain Regions during Cognitive Time Management)

  • 박지원;신화경;장성호
    • The Journal of Korean Physical Therapy
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    • 제22권2호
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    • pp.7-13
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    • 2010
  • Purpose: This study was designed to determine the correlation between faster response time and functional activities of brain regions during cognitive time management. Methods: Twelve healthy subjects participated in this experiment. Subjects performed the serial reaction time task (SRTT), which was designed by the Superlab program, during fMRI scanning. When the 'asterisk' appeared in the 4 partition spaces on the monitor, the subject had to press the correct response button as soon as possible. Results: fMRI results showed activation of the left primary sensorimotor cortex, both premotor areas, the supplementary motor area, posterior parietal cortex and cerebellum. There were significant correlations, from moderate to strong, between faster reaction time and BOLD signal intensity in activated areas. Conclusion: These results suggest that motor skill learning to be needed cognitive time management is associated with greater activation of large scale sensorimotor networks.

초등 과학 교육에서 두뇌 연구 방법의 고찰 - fMRI 활용법을 중심으로 - (A Review on Brain Study Methods in Elementary Science Education - A Focus on the fMRl Method -)

  • 신동훈;권용주
    • 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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    • 제26권1호
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    • pp.49-62
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    • 2007
  • The higher cognitive functions of the human brain including teaming are hypothesized to be selectively distributed across large-scale neural networks interconnected to the cortical and subcortical areas. Recently, advances in functional imaging have made it possible to visualize the brain areas activated by certain cognitive activities in vivo. Neural substrates for teaming and motivation have also begun to be revealed. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) provides a non-invasive indirect mapping of cerebral activity, based on the blood- oxygen level dependent (BOLD) contrast which is based on the localized hemodynamic changes following neural activities in certain areas of the brain. The fMRI method is now becoming an essential tool used to define the neuro-functional mechanisms of higher brain functions such as memory, language, attention, learning, plasticity and emotion. Further research in the field of education will accelerate the verification of the effects on loaming or help in the selection of model teaching strategies. Thus, the purpose of this study was to review brain study methods using fMRI in science education. In conclusion, a number of possible strategies using fMRI for the study of elementary science education were suggested.

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A Comprasion of the Activation of Mirror Neurons Induced by Action Observation between Simple and Complex Hand Movement

  • Lee, Mi Young;Kim, Ju Sang
    • The Journal of Korean Physical Therapy
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    • 제31권3호
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    • pp.157-160
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    • 2019
  • Purpose: We compared the activation pattern of the mirror neurons (MN) between two types of hand movement according to action observation using functional MRI. Methods: Twelve right-handed healthy subjects (5 male and 7 female, mean age $21.92{\pm}2.02years$) participated in the experiment. During fMRI scanning, subjects underwent two different stimuli on the screen: 1) video clips showing repeated grasping and releasing of the ball via simple hand movement (SHM), and (2) video clips showing an actor performing a Purdue Pegboard test via complex hand movement (CHM). paired t-test in statistical parametric mapping (SPM) was used to compare the activation differences between the two types of hand movement. Results: CHM as compared with the SHM produced a higher blood oxygen level dependent (BOLD) signal response in the right superior frontal gyrus, left inferior and superior parietal lobules, and lingual gyrus. However, no greater BOLD signal response was found by SHM compared with CHM (FWE corrected, p<0.05). Conclusion: Our findings provided that the activation patterns for observation of SHM and CHM are different. CHM also elicited boarder or stronger activations in the brain, including inferior parietal lobule called the MN region.

대뇌흑질과 추체외로에서 자침에 의한 BOLD 신호 (A Study on Acupuncture-generated Blood-Oxygen-Level Dependant Signals in Substantia Nigra and Other Areas in Extrapyramidal Tract)

  • 최일환;박히준;윤효원;신형철;이상훈;이윤호;임사비나
    • Journal of Acupuncture Research
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    • 제25권1호
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    • pp.211-219
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    • 2008
  • 목적 : 전통적으로 태충($LR_3$)과 양릉천($GB_{34}$)은 운동기능과 관련된 질환에 사용되어 왔다. 우리는 두뇌에 신경독을 주입하여 파킨슨병 쥐모델을 제작하였고, 쥐는 운동기능이 손상되고 도파민성 신경세포가 선택적으로 소멸하였다. 병증 모델 쥐에게 태충과 양릉천에 자침한 결과 운동기능이 개선되고 신경세포보호효과가 나타남을 관찰한 바 있다. 이에 실제로 태충과 양릉천에 자침하여 운동기능과 관련된 추체외로 영역에서 신경의 활성화가 나타나는지를 fMRI를 통하여 관찰하였다. 방법 : 자침은 수기침을 선택하였으며, 혈위는 (1) 태충, (2) 양릉천, (3) 태충+양릉천의 세군데를 설정하였고, 자침에 대한 대조자극으로 피부자극을 채택하였다. fMRI 스캐너는 3T를 사용하였고 뇌신경 활성화의 신호는 BOLD(blood-oxygen-level dependant)를 관찰하였다. 두뇌에서 관찰부위는 중뇌를 중심으로 추체외로로 한정하였다. 결과 : 태충에 자침하였을 때 두뇌의 substantia nigra, subthalamic nucleus, red nucleus, pons 등이 활성화 되었다. 양릉천에 자침하였을 때 substantia nigra, subthalamic nucleus, caudate nucleus, thalamus가 활성화 되었다. 태충과 양릉천에 동시에 자침하였을 때는 substantia nigra, subthalamic nucleus, red nucleus, globus pallidus가 활성화되었다. 대조자극에 의해서는 위의 영역들이 활성화되지 않았다. 결론 : 태충, 양릉천, 태충+양릉천 자극은 대뇌에서 추체외로 영역을 활성화시키며 특히 substantia nigra의 활성화는 파킨슨병과 같은 질환의 조절가능성을 시사한다.

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뇌종양 환자에서 BOLD 기법을 이용한 기능적 자기공명영상 (Functional MR Imaging Using BOLD Technique in Patients with Brain Tumors)

  • 김정;임남열;신상수;임효순;윤웅;정태웅;정용연;정광우;박진균;강형근;정신;강삼석;서정진
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제7권2호
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    • pp.124-131
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    • 2003
  • 목적 : 뇌종양 환자에서 감각운동과 언어 자극을 통해 기능적 자기공명영상(fMRI)을 시행하여 fMRI에서 감각운동 그리고 언어중추와 병변과의 해부학적인 관계를 관찰하여 수술 계획수립에 도움을 줄 수 있는지 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 뇌종양이 감각운동중추 혹은 언어중추 부위에 발생한 오른손잡이 환자 12명을 대상으로 하였다. 12명의 환자 중 11명에서 감각운동중추의 활성화 여부를 관찰하였고 이 중 6명은 언어중추의 활성화를 함께 관찰하였으며, 1명은 언어중추의 활성화 여부만을 관찰하였다. fMRI를 얻기 위해서 1.57 MR Scanner를 사용하여 EPI-BOLD 기법으로 영상을 얻어, SPM99 분석 프로그램과 자체제작 프로그램을 이용하였다. 분석은 감각운동, 그리고 언어 자극이 대뇌중추를 활성화시킬 수 있는지 관찰하였고, 감각운동중추 및 언어중추와 병변과의 위치 관계를 확인하여 수술 계획수립에 도움을 줄 수 있는지 알아보았다. 또한 환자의 신경학적 기능평가를 수술전후 시행하여 변화여부를 알아보았다. 결과 : 뇌종양환자 12명 모두에서 활성화 영상을 얻을 수 있었고, 대뇌활성화 영역과 병변의 해부학적인 관계를 파악할 수 있었다. 감각운동중추의 활성화영상을 성공하였을 11명 중 9명에서 수술전후 신경학적 수기운동검사에서 등급의 변화를 보이지 않았으며, 1명은 수술 후 오히려 등급이 높아져 운동기능의 회복이 있었고, 1명은 수술 후 한 등급 낮아지는 운동기능의 저하를 보였다. 언어중추의 활성화영상을 성공적으로 얻을 수 있었던 7예에서 수술 후 언어기능의 저하를 보인 경우는 없었다. 결론 : fMRI는 감각운동중추나 언어중추 부위에 발생한 뇌종양을 가진 환자에서 수술을 위한 최적의 접근 경로를 결정하는데 많은 도움을 줄 수 있으리라 생각된다.

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