Automatic segmentation of brain tissues such as WM, GM, and CSF from brain MRI scans is helpful for the diagnosis of many neurological disorders. Accurate segmentation of these brain structures is a very challenging task due to low tissue contrast, bias filed, and partial volume effects. With the aim to improve brain MRI segmentation accuracy, we propose an end-to-end convolutional based U-SegNet architecture designed with multi-scale kernels, which includes cascaded dilated convolutions for the task of brain MRI segmentation. The multi-scale convolution kernels are designed to extract abundant semantic features and capture context information at different scales. Further, the cascaded dilated convolution scheme helps to alleviate the vanishing gradient problem in the proposed model. Experimental outcomes indicate that the proposed architecture is superior to the traditional deep-learning methods such as Segnet, U-net, and U-Segnet and achieves high performance with an average DSC of 93% and 86% of JI value for brain MRI segmentation.
Taehwan Kwak;Si-Hyung Park;Siyoung Lee;Yujeong Shin;Ki-Jun Yoon;Seung-Woo Cho;Jong-Chan Park;Seung-Ho Yang;Heeyeong Cho;Heh-In Im;Sun-Ju Ahn;Woong Sun;Ji Hun Yang
International Journal of Stem Cells
/
제17권2호
/
pp.158-181
/
2024
This study offers a comprehensive overview of brain organoids for researchers. It combines expert opinions with technical summaries on organoid definitions, characteristics, culture methods, and quality control. This approach aims to enhance the utilization of brain organoids in research. Brain organoids, as three-dimensional human cell models mimicking the nervous system, hold immense promise for studying the human brain. They offer advantages over traditional methods, replicating anatomical structures, physiological features, and complex neuronal networks. Additionally, brain organoids can model nervous system development and interactions between cell types and the microenvironment. By providing a foundation for utilizing the most human-relevant tissue models, this work empowers researchers to overcome limitations of two-dimensional cultures and conduct advanced disease modeling research.
The brain and lungs, vital organs in the body, play essential roles in maintaining overall well-being and survival. These organs interact through complex and sophisticated bi-directional pathways known as the 'lung-brain axis', facilitated by their close proximity and neural connections. Numerous studies have underscored the mediation of the lung-brain axis by inflammatory responses and hypoxia-induced damage, which are pivotal to the progression of both pulmonary and neurological diseases. This review aims to delve into how pulmonary diseases, including acute/chronic airway diseases and pulmonary conditions, can instigate neurological disorders such as stroke, Alzheimer's disease, and Parkinson's disease. Additionally, we highlight the emerging research on the lung microbiome which, drawing parallels between the gut and lungs in terms of microbiome contents, may play a significant role in modulating brain health. Ultimately, this review paves the way for exciting avenues of future research and therapeutics in addressing respiratory and neurological diseases.
p63은 다양한 상피 조직의 줄기세포와 전구세포에 존재한다는 사실이 잘 알려져 있으나, 치아 형성, 특히 사기질과 뿌리 형성시기에서의 p63 위치느 ㄴ아직 연구해야 할 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 p63이 치아 발생 동안 치아상피에 편재하여 나타나는 것을 면역조직화학 기법을 이용하여 확인하였다. p63은 피부, 모낭, 구강점막 그리고 턱밑샘 도관을 포함하는 상피의 바닥층과 바닥위층에 위치하였다. 그러나 치아 부위에서는 치아관의 모든 세포, 사기질기관, 헤르트비히 뿌리상피집 그리고 말라세쯔 상피잔사에 p63이 관찰되었다. 이 결과는 치아 발생 중 p63이 줄기세포 유지 외에도 다른 기능을 한다는 사실을 보여준다.
Histamine, 0.5 mg as histamine base in 4 ml of normal saline solution, was injected into rabbits anesthetized with nembutal and the mean blood pressure was kept in the range of $52{\sim}80\;mmHg$ for over one hour by supplemental additions. Following the injection of the test substances, 300 mg of urea and 200 mg of antipyrine intravenously, serial blood samples were obtained from the femoral artery and the internal jugular vein at $0.5{\sim}3$ minutes interval. The decreasing patterns in the concentrations of arterial and venous blood plasma samples were compared with each other. The ratio of the concentration of brain tissue to that of the final arterial plasma was also studied. By these measures the degrees of penetration of the test substances in the brain in the control and in the histamine treated rabbits were observed. The concentrations of antipyrine and urea in the arterial blood plasma were decreasing exponentially with respect to the time elapsed. The venous concentrations were anticipated to increase initially and to cross the arterial concentration curve in the point of equlibrium between the plasma and the tissue. On the contrary to the expectation venous concentration also revealed the decreasing tendency similar to that of arterial plasma. The similarity between these two curves, arterial and venous, would be atributable to the fact that the cerebral blood flow rate was large enough and the rising phase in the venous concentration curve was instantly over before serial blood samples were taken. Inspite of some similarity in the decreasing tedency in both concentration curves there were appreciable discrepancies between the arterial and venous plasma which would reflect the situation far from the equlibria among several compartments in the brain. Changes in plasma potassium levels caused by the injection of histamine or bleeding were observed, too. Using 8 rabbits as the control and 12 rabbits for the histamine treated group following results were obtained: 1. Both of the concentration curves, arterial and venous, declined rapidly at_first and slowly later on and approached same equilibrium concentration with the passage of time after a single injection. The time at which attained the same concentration was $2.0{\pm}0.54\;min.$ in the control and $4.3{\pm}1.92\;min.$ in the histamine treated group with respect to antipyrine. On the other hand in the case of urea they were $2.4{\pm}0.59\;min.$ in the control and $4.4{\pm}1.31\;min.$ in the histamine group, respectively. In the histamine treated group enlarged spaces for distribution of test substances were postulated. 2. The concentration of antipyrine in the brain tissue water revealed no significant differences between the control and experimental groups, showing $212{\pm}40.2\;mg/l$ in the control and $206{\pm}64.1\;mg/l$ in the histamine treated group. On the other hand urea revealed higher value in the histamine treated group than in the control, showing an enhanced penetration of urea into the tissue after injection of histamine. Urea concentration in the brain water was $32.3{\pm}3.36\;mg%$ in the control and $39.2{\pm}4.25\;mg%$ in the histamine treated group. 3. The distribution ratio of antipyrine in the brain tissue was very close to unity in the histamine treated animals as well as in the control. 4. The average of the distribution ratio of urea in the control animals was 0.77 and it showed the presence of blood-brain barrier with regard to urea. However in the histamine treated animals the distribution ratios climbed up to 0.86 and they were closer to unity than in the control animals. Out of 12 cases 5 were greater than 0.9 and 8 exceeded 0.85. It appeared that histamine enhanced the penetration of urea through the barrier. 5. Histamine injection and or hemorrhage caused an elevation of the concentration of potassium in plasma. In the event that histamine and hemorrhage were applied together the elevation of potassium exceed the elevation seen at the histamine alone. There was no evidence that the leakage of potassium from the brain tissue was dominant in comparison with the general leakage from the whole body.
[목적] 본 연구는 화학적으로 안정된 $^{99m}Tc$-HMPAO (d, l-hexamethylpropylene amine oxime) 방사성 의약품을 사용한 환자 가운데 뇌조직 추출률이 떨어져 영상의 질이 저하되었던 환자를 대상으로 $^{99m}Tc$-HMPAO 방사성 의약품 외의 요인으로 뇌조직 추출률에 변화가 일어나는 요인을 알아보고자 한다. [대상 및 방법] 2010년 1월부터 2010년 12월까지 대뇌경색(Cerebral infarction, CI)에 의한 $^{99m}Tc$-HMPAO 뇌혈류 SPECT 검사를 시행한 환자 272명 가운데 뇌조직 추출률이 떨어졌던 환자 23명(연령 $55.3{\pm}9$세, 남 21명, 여 3명)을 대상으로 하였다. 대상환자는 정상 뇌조직 추출률을 보인 환자와 검사를 동시에 진행하여 같은 $^{99m}Tc$-HMPAO 방사성의약품을 사용함으로써 화학적 안전성을 확인하였다. 대상환자의 연령, 성별, 혈압, 당뇨 수치, 검사 시 사용 약물, 검사시 환자상태, 과거 검사 시 CT/MRI 조영제 부작용 이력, 과거 SPECT 검사를 시행한 환자의 전과 후 검사 영상을 비교하여 뇌조직 추출률에 영향을 미치는 요인과의 상관관계를 분석하였다. [결과] 다중선형회귀분석(Multiple Linear Regression)의 결과, 성별 및 전, 후 검사 영상을 제외한 6가지 사항에서는 특이한 상관관계를 발견할 수 없었다($p$>0.05). 남성 91.3%, 여성 8.7%로 남성이 여성보다 뇌조직 추출률이 떨어졌다고 보인다. 비모수 검증을 이용한 전과 후 검사 영상에서는 유의미한 차이를 나타내지 않았다($p$>0.05). 결과적으로 전과 후 검사 영상에서 비슷한 뇌조직 추출률을 나타냈으며 환자 개인에 따라 뇌조직 추출률에 변화가 있음을 확인하였다. [결론] 화학적으로 안정된 $^{99m}Tc$-HMPAO 방사성 의약품의 사용도 환자의 개인적인 특성 및 체질에 따라서 뇌조직 추출률이 떨어지는 유의한 요인임을 확인하였다. 앞선 $^{99m}Tc$-HMPAO 뇌혈류 SPECT 관련 논문을 참고할 때 뇌혈관 질환 중 측부 순환로에 의한 요인이 추측되지만, 환자에 따라 뇌조직 추출률이 떨어지는 정확한 요인은 알 수 없었다. 그러나 $^{99m}Tc$-HMPAO SPECT 검사가 뇌질환에 따른 경과 추적에 유용한 검사이며 추적 검사 시 뇌조직 추출률이 떨어지는 환자에 대한 정보를 검사에 반영하여 정확한 검사와 판독에 도움을 줄 것으로 생각한다.
전이성 뇌종양의 증가에 따라 전뇌 방사선치료가 증가하게 되었다. 그리고 치료기법의 발전은 삶의 질 향상의 중요성을 증가시키게 되었다. 체적변조회전 전뇌조사는 용적별 선량을 차등시킬 수 있는 우수한 치료기법이다. 이에 두피선량 증가에 따른 탈모에 대하여 기존 전뇌조사와 체적변조회전 전뇌조사를 비교하고자 하였다. 두정부 인체모형을 이용하여 치료계획을 비교하였다. 뇌 실질의 경우 정합지수, 동질성지수, 범위의 질지수를 적용하였으며, 두피, 안구, 수정체, 경추의 경우 20%선량의 용적, 50%선량의 용적을 적용하여 비교하였다. 비교결과 뇌 실질은 기존 전뇌조사가 10%정도 우수하였지만, 두피, 안구, 수정체, 경추의 경우는 체적변조회전 전뇌조사가 1000%정도 우수하였다. 향후 체적변조회전 전뇌조사의 처방선량을 조정한다면 탈모를 방지하는 전이성 뇌종양 방사선치료로 선정될 것이다.
Lee, Jae Hoon;Kam, Eun Hee;Kim, Jeong Min;Kim, So Yeon;Kim, Eun Jeong;Cheon, So Yeong;Koo, Bon-Nyeo
Biomolecules & Therapeutics
/
제25권2호
/
pp.149-157
/
2017
The interleukin-1 receptor antagonist (IL-1RA) is a potential stroke treatment candidate. Intranasal delivery is a novel method thereby a therapeutic protein can be penetrated into the brain parenchyma by bypassing the blood-brain barrier. Thus, this study tested whether intranasal IL-1RA can provide neuroprotection and brain penetration in transient cerebral ischemia. In male Sprague-Dawley rats, focal cerebral ischemia was induced by middle cerebral artery occlusion (MCAO) for 1 h. The rats simultaneously received 50 mg/kg human IL-1RA through the intranasal (IN group) or intraperitoneal route (IP group). The other rats were given 0.5 mL/kg normal saline (EC group). Neurobehavioral function, infarct size, and the concentration of the administered human IL-1RA in the brain tissue were assessed. In addition, the cellular distribution of intranasal IL-1RA in the brain and its effect on proinflammatory cytokines expression were evaluated. Intranasal IL-1RA improved neurological deficit and reduced infarct size until 7 days after MCAO (p<0.05). The concentrations of the human IL-1RA in the brain tissue 24 h after MCAO were significantly greater in the IN group than in the IP group (p<0.05). The human IL-1RA was confirmed to be co-localized with neuron and microglia. Furthermore, the IN group had lower expression of $interleukin-1{\beta}$ and tumor necrosis $factor-{\alpha}$ at 6 h after MCAO than the EC group (p<0.05). These results suggest that intranasal IL-1RA can reach the brain parenchyma more efficiently and provide superior neuroprotection in the transient focal cerebral ischemia.
The major issue in the post genome sequencing era is determination of gene expression patterns in variety of biological systems. A microarray system is a powerful technology for analyzing the expression profile of thousands of genes at one experiment. In this study, we constructed cDNA microarray which carries 2,304 cDNAS derived from oligo-capped mouse cDNA library. Using this hand-made microarray we determined gene expression in various biological systems. To determine tissue specific genes, we compared Nine genes were highly-expressed in adult mouse brain compared to kidney, liver, and skeletal muscle. Tissue distribution analysis using DNA microarray extracted 9 genes that were predominantly expressed in the brain. A database search showed that five of the 9 genes, MBP, SC1, HiAT3, S100 protein-beta, and SNAP25, were previously known to be expressed at high level in the brain and in the nervous system. One gene was highly sequence similar to rat S-Rex-s/human NSP-C, suggesting that the gene is a mouse homologue. The remaining three genes did not match to known genes in the GenBank/EMBL database, indicating that these are novel genes highly-expressed in the brain. Our DNA microarray was also used to detect differentiation specific genes, hormone dependent genes, and transcription-factor-induced genes. We conclude that DNA microarray is an excellent tool for identifying differentially expressed genes.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.