KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.10
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pp.2788-2808
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2023
Brain tumors are one of the most threatening malignancies for humans. Misdiagnosis of brain tumors can result in false medical intervention, which ultimately reduces a patient's chance of survival. Manual identification and segmentation of brain tumors from Magnetic Resonance Imaging (MRI) scans can be difficult and error-prone because of the great range of tumor tissues that exist in various individuals and the similarity of normal tissues. To overcome this limitation, the Amended Convolutional Neural Network (ACNN) model has been introduced, a unique combination of three techniques that have not been previously explored for brain tumor detection. The three techniques integrated into the ACNN model are image tissue preprocessing using the Kalman Bucy Smoothing Filter to remove noisy pixels from the input, image tissue segmentation using the Isotonic Regressive Image Tissue Segmentation Process, and feature extraction using the Marr Wavelet Transformation. The extracted features are compared with the testing features using a sigmoid activation function in the output layer. The experimental findings show that the suggested model outperforms existing techniques concerning accuracy, precision, sensitivity, dice score, Jaccard index, specificity, Positive Predictive Value, Hausdorff distance, recall, and F1 score. The proposed ACNN model achieved a maximum accuracy of 98.8%, which is higher than other existing models, according to the experimental results.
Testis brain RNA-binding protein (TB-RBP) is a DNA/RNA binding protein. TB-RBP is mainly expressed in testis and brain and highly conserved protein with several functions, including chromosomal translocations, DNA repair, mitotic cell division, and mRNA transport, stabilization, and storage. In our previous study, we identified TB-RBP as an interacting partner for the catalytic subunit $(C{\alpha})$ of protein kinase A(PKA) and verified their interaction with several biochemical analyses. Here, we confirmed interaction between $C{\alpha}$. and TB-RBP in mammalian cells and determined the effect of $C{\alpha}$. on the function of TB-RBP. The activation of $C{\alpha}$. increased the TB-RBP function as a DNA-binding protein. These results suggest that the function of TB-RBP can be modulated by PKA and provide insights into the diverse role of PKA.
The fMRI which can express the function of brain as MR image is now being studied. The study on the functional image has usually been performed with the MRI in 4 tesla class in goneral, but if gradient echo imaging method could be used, it might make the most of what it has with the MRI in 1.5 tesla class. However, the lack of adequate image post-processing software prevents it from being used as widely as it could be. For the image post-processing algorithm of the functional image, subtraction method and several statistical methods are used with continuous introduction of new method recently. In this paper, we suggest adaptation of wavelet algorithm for obtaining a more reliable brain function map.
Kim, Jae-Goo;Kim, Min-Soo;Lee, Se-Oul;Kim, Gun-Tae;Lee, Jong-Doo;Kim, Dong-Goo
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.11
no.3
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pp.113-119
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2007
Developmental disability shows life-long behavioral abnormality with no significant physical malformation. This study was undertaken to develop an animal model for developmental disability by using two-factor approach. Lipopolysaccharide (LPS), a bacterial toxin, and NAN-190, a $5-HT_{1A}$ receptor antagonist, were administered to Sprague-Dawley rats on postnatal day (PND) 5 to induce inflammation and an altered 5-HT system, respectively. Long-term alteration of behavior occurred in the drug-treated groups. The LPS-treated group showed impaired motor coordination in the Rota-rod test. The LPS- treated or both LPS and NAN-190-treated groups showed impaired fore-paw muscle power in the wire maneuver test. These groups also showed decreased white matter volume and increased serotonergic fibers. The LPS and NAN-190-treated group also exhibited neurologic deficit in the placing reaction test and impaired equilibrium function in the tilt table test. The results showed that a variety of altered behaviors can be generated by two factor model, and suggested that combination of important etiologic factors and possible underlying defects is a promising strategy of establishing an animal model for developmental disabilities.
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2011.06c
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pp.393-396
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2011
In this paper, we propose a constrained alternating least squares nonnegative matrix factorization algorithm (cALSNMF) to detect active brain regions from single subject's task-related fMRI data. In cALSNMF, we define a new cost function which considers the uncorrelation and noisy problems of fMRI data by adding decorrelation and smoothing constraints in original Euclidean distance cost function. We also generate a novel training procedure by modifying the update rules and combining with optimal brain surgeon (OBS) algorithm. The experimental results on visuomotor task fMRI data show that our cALSNMF fits fMRI data better than original ALSNMF in detecting task-related brain activation from single subject's fMRI data.
Kim, Dong-Seok;Lee, Kwang-Soo;Park, Yong-Goo;Kim, Se-Hyuk;Choi, Joong-Uhn;Lee, Bae-Hwan;Ryou, Jae-Wook;Zhao, Chun-Zhi
Journal of Korean Neurosurgical Society
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v.29
no.1
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pp.5-14
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2000
Objective : Somatosensory evoked potential(SSEP) has been known to be a good method for evaluating brain stem function, but it is not sufficient to check the fine changes of cortical functions. A fine change of cortical function can be expressed with somatosensory evoked cortical field potential(SSEFP) rather than general SSEP. To confirm the usefulness of SSEFP for evaluating the cortical function, the authors simultaneously measured SSEFP and the intracranial pressure-volume index(PVI) in kaolin-induced hydrocephalic rats. Method : Hydrocephalus was induced with injection of 0.1ml kaolin-suspended solution into the cisterna magna in 60 Sprague-Dawley rats. The authors measured PVI and SSEFP 1 week after injection of kaolin-suspended solution. To evaluate the severity of induced hydrocephalus, we measured the transverse diameter of the lateral ventricle on the coronal slice of the rat brain 0.40mm posterior to the bregma. Result : The typical wave form of SSEFP in control rats showed a negative-positive complex wave at early latency. In SSEFP of normal rats, N0 is 10.0 msec, N1 15.3 msec, P1 31.2 msec and N1-P1 amplitude $15.4{\mu}V$. As hydrocephalus progressed, the peak latency of N1 and P1 were delayed. In mild hydrocephalus, negative peak waves were split. The N1-P1 amplitude was decreased only in severe hydrocephalus. The changes of the characteristics of SSEFP according to the severity of hydrocephalus were well correlated with the changes of PVI. Shunting normalized the characteristics of SSEFP in relation to ventricular sizes and PVI in hydrocephalic rats. Conclusion : SSEFP may be useful for evaluating the impairment of cortical function in hydrocephalus.
Brain computed tomography (CT) is useful for brain lesion diagnosis, such as brain hemorrhage, due to non-invasive methodology, 3-dimensional image provision, low radiation dose. However, there has been numerous misdiagnosis owing to a lack of radiologist and heavy workload. Recently, object detection technologies based on artificial intelligence have been developed in order to overcome the limitations of traditional diagnosis. In this study, the applicability of a deep learning-based YOLOv5s model was evaluated for brain hemorrhage detection using brain CT images. Also, the effect of hyperparameters in the trained YOLOv5s model was analyzed. The YOLOv5s model consisted of backbone, neck and output modules. The trained model was able to detect a region of brain hemorrhage and provide the information of the region. The YOLOv5s model was trained with various activation functions, optimizer functions, loss functions and epochs, and the performance of the trained model was evaluated in terms of brain hemorrhage detection accuracy and training time. The results showed that the trained YOLOv5s model is able to provide a bounding box for a region of brain hemorrhage and the accuracy of the corresponding box. The performance of the YOLOv5s model was improved by using the mish activation function, the stochastic gradient descent (SGD) optimizer function and the completed intersection over union (CIoU) loss function. Also, the accuracy and training time of the YOLOv5s model increased with the number of epochs. Therefore, the YOLOv5s model is suitable for brain hemorrhage detection using brain CT images, and the performance of the model can be maximized by using appropriate hyperparameters.
This paper proposes an autonomous machine learning method applicable to the BCI(Brain-Computer Interface) is based on the self-organizing Kohonen method, one of the exemplary method of unsupervised learning. In addition we propose control method of learning region and self machine learning rule using an interactive function. The learning region control and machine learning was used to control the side effects caused by interaction function that is based on the self-organizing Kohonen method. After determining the winner neuron, we decided to adjust the connection weights based on the learning rules, and learning region is gradually decreased as the number of learning is increased by the learning. So we proposed the autonomous machine learning to reach to the network equilibrium state by reducing the flow toward the input to weights of output layer neurons.
The purposes of this study were to examine whether aquatic exercise has influence on the neuroplasticity and vestibulo-motor function in diffuse brain injury rats. 80 Sprague-Dawley rats were assigned to four groups; Group I: control group (n=20), Group II: aquatic exercise (n=20), Group III: treadmill exercise with change of velocity and inclination (n=20), Group IV: simple treadmill exercise (n=20). And we applied exercise each groups for 3 weeks except Group I. Before the rats were sacrificed to identify immunohistochemistry study at each time of measurement day, Rota-Rod test was given to assess changes in vestibulomotor function. then, the immunohistochemistry study of GAP-43 in discrete regions of the rat brain was performed to measure changes in neuroplasticity. The results demonstrate that aquatic exercise group is more effective than other groups. expression of GAP-43 and vestibulo-motor function were increased most in aquatic exercise group. Therefore, this study suggest that aquatic exercise may effective therapeutic approach to increase neuroplasticity and vestibulo-motor function in traumatic brain injury.
An, Ga-Yong;Choi, Eun-Hee;Kim, In-Soo;Kang, Seong-Sun;Lee, Young-Soo;Hong, Seok;Jeon, Sang-Yun
The Journal of Internal Korean Medicine
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v.32
no.1
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pp.43-55
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2011
Objectives : Sokmyeung-tang(SMT) has been used for treatment of CVA in traditional oriental medicine, so this study was designed to evaluate the effect of SMT's protection on brain cell damage against the oxidative stress that was affected by CVA, We also investigated the effect of motor function improvement and neurotrophic factor in ischemic cerebral damaged rats. Methods : We measured cell viability after administrating SMT, chemicals(Paraquat, SNP, rotenone, and $H_2O_2$) which cause oxidative stress, and both SMT and chemicals. We carried out neurobehavioral evaluation(Rotarod test, Beam-walking test, postural reflex test) and observed BDNF (brain-derived neurotrophic factor) expression by injecting SMT into ischemic cerebral damaged rat. Results : Through this study, we observed the following three results. First, brain cell death caused by paraquat, rotenone, and $H_2O_2$ significantly decreased with the treatment of SMT. Second, neuronal movement function in ischemic cerebral damaged rats was significantly improved by the treatment of SMT. Third, BDNF in ischemic cerebral damaged rats increased with the treatment of SMT. Conclusions : SMT protects brain cells from damage induced by oxidative stress (Paraquat, rotenone, $H_2O_2$). SMT also improves neuronal movement function and increases BDNF in ischemic cerebral damaged rats.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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