• 대한핵의학회지
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• 제18권2호
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• pp.17-23
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• 1984

For nearly a century it has been known that chemical activity accompanies mental activity, but only recently has it been possible to begin to examine its exact nature. Positron-emitting radioactive tracers have made it possible to study the chemistry of the human mind in health and disease, using chiefly cyclotron-produced radionuclides, carbon-11, fluorine-18 and oxygen-15. It is now well established that measurable increases in regional cerebral blood flow, glucose and oxygen metabolism accompany the mental functions of perception, cognition, emotion and motion. On May 25, 1983 the first imaging of a neuroreceptor in the human brain was accomplished with carbon-11 methyl spiperone, a ligand that binds preferentially to dopamine-2 receptors, 80% of which are located in the caudate nucleus and putamen. Quantitative imaging of serotonin-2, opiate, benzodiazapine and muscarinic cholinergic receptors has subsequently been accomplished. In studies of normal men and women, it has been found that dopamine and serotonin receptor activity decreases dramatically with age, such a decrease being more pronounced in men than in women and greater in the case of dopamine receptors than serotonin-2 receptors. Preliminary studies in patients with neuropsychiatric disorders suggests that dopamine-2 receptor activity is diminished in the caudate nucleus of patients with Huntington's disease. Positron tomography permits quantitative assay of picomolar quantities of neuro-receptors within the living human brain. Studies of patients with Parkinson's disease, Alzheimer's disease, depression, anxiety, schizophrenia, acute and chronic pain states and drug addiction are now in progress. The growth of any scientific field is based on a paradigm or set of ideas that the community of scientists accepts. The unifying principle of nuclear medicine is the tracer principle applied to the study of human disease. Nineteen hundred and sixty-three was a landmark year in which technetium-99m and the Anger camera combined to move the field from its latent stage into a second stage characterized by exponential growth within the framework of the paradigm. The third stage, characterized by gradually declining growth, began in 1973. Faced with competing advances, such as computed tomography and ultrasonography, proponents and participants in the field of nuclear medicine began to search for greener pastures or to pursue narrow sub-specialties. Research became characterized by refinements of existing techniques. In 1983 nuclear medicine experienced what could be a profound change. A new paradigm was born when it was demonstrated that, despite their extremely low chemical concentrations, in the picomolar range, it was possible to image and quantify the distribution of receptors in the human body. Thus, nuclear medicine was able to move beyond physiology into biochemistry and pharmacology. Fundamental to the science of pharmacology is the concept that many drugs and endogenous substances, such as neurotransmitters, react with specific macromolecules that mediate their pharmacologic actions. Such receptors are usually identified in the study of excised tissues, cells or cell membranes, or in autoradiographic studies in animals. The first imaging and quantification of a neuroreceptor in a living human being was performed on May 25, 1983 and reported in the September 23, 1983 issue of SCIENCE. The study involved the development and use of carbon-11 N-methyl spiperone (NMSP), a drug with a high affinity for dopamine receptors. Since then, studies of dopamine and serotonin receptors have been carried out in over 100 normal persons or patients with various neuropsychiatric disorders. Exactly one year later, the first imaging of opitate receptors in a living human being was performed [1].

• 대한핵의학회지
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• 제39권6호
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• pp.421-429
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• 2005

목적: 흡연에 보상 강화 효과는 흡연 시에 담배 내에 포함되어 있는 니코틴 성분에 의한 선조체에서의 도파민 유리가 중심 역할을 할 것으로 생각된다. 지금까지의 여러 동물실험 에서 니코틴과 도파민의 상호 관계와 니코틴에 의한 도파민 유리가 연구되었다. 이 연구에서는 $[^{11}C]raclopride$ PET을 이용하여 생체에서 흡연에 의한 도파민 유리를 영상화 하고자 하였다. 대상 및 방법: 비흡연자이거나 과거 흡연력이 있으나 1년 이상의 금연을 시행한 5 명의 정상인 남자를 대상으로 하였고, 이들의 평균 연령은 24세 이었다. 도파민 D2 수용체 영상을 위한 방사성 리간드인 $[^{11}C]raclopride$를 볼루스+연속 주입법에 의하여 주사하면서 120 분간 30개의 동적 영상($3{\times}20$초, $2{\times}60$초, $2{\times}120$초, $1{\times}180$초, $22{\times}300$초)을 얻었다. 영상 촬영 시작 50분에 니코틴 함량 1mg의 담배를 피도록 하였으며, 담배를 피우기 직전과 흡연시작 5분 후부터 흡연에 의하여 흡수된 혈중 니코틴 농도를 측정하기 위하여 일정 간격으로 정맥혈 샘플을 획득하였다. 30 개의 프레임은 인접 프레임과의 정합에 의하여 움직임을 보정하였고, 움직임이 보정된 120분 간의 동적 영상을 합하여 평균 영상을 만든 다음, 뇌 MRI와 공간 정합을 하였다. 평균 영상과 MRI 의 공간 정합 정보를 이용하여, 각 프레임을 MRI 에 공간 정합시켜, 공간 정합된 동적 영상에서 선조체에 MRI 정보를 이용하여 좌우 각각 3 개의 관심 영역(ventral striatum : VST, precomissural dorsal caudate; caudate nucleus; precommissural putamen; anterior putamen)과 소뇌에 관심영역을 설정하였고, 동적 영상으로부터 각 관심 영역 별로 시간-농도 곡선을 구하였다. $[^{11}C]raclopride$주사 후 선조체에서의 리간드 특이적 결합에 의한 항정상태(statedy state) 에 도달한 후 흡연전 평형 상태(equilibrium state)인 30-50 분과 흡연 후 재평형에 도달한 70-90분 영상에서 각 관심 영역에서의 방사성 농도를 구하였고, 조직비 방법에 근거하여 기저상태 및 흡연 상태의 방사성 리간드의 수용체 결합능 (binding potential;BP)을 구하였다($BP=C_{ROI}/C_{cerebellum}-1$). 흡연에 의한 도파민의 유리는 흡연 전후의 $[^{11}C]raclopride$의 수용체 결합능의 변화율로 계산하였다. 흡연에 의한 혈중 니코틴의 상승은 흡연후 90 분간의 혈중 니코틴의 축적 농도로 계산되었으며, 흡연에 의한 $[^{11}C]raclopride$의 수용체 결합능의 감소율과 혈중 니코틴의 축적 농도와의 상관관계를 스피어만 상관분석법(Spearman's correlation)에 의하여 알아보았다. 결과: 흡연에 의한 선조체에서의 평균 $[^{11}C]raclopride$의 수용체 결합능의 변화는 미상핵에서 4.7%, 전피각에서 4.0%, 복측 선조체에서 7.8% 의 감소를 보여 흡연에 의한 선조체내 도파민 유리를 정량화 하였다. 특히 선조체에서의 도파민 유리에 의한 수용체 결합능의 감소는 흡연에 의한 혈중 니코틴의 축적 농도와 양의 상관관계를 보였다(rho=0.9, p=0.04). 결론: $[^{11}C]raclopride$ PET을 이용하여 비흡연 정상인에서 흡연에 의한 도파민 유리를 영상화 및 정량화 하였고, 흡연에 의한 선조체내 도파민 유리는 흡연시 흡수된 니코틴의 축적 농도와 상관관계를 가짐을 보였다. 이 연구에서의 확립된 방법과 결과는 앞으로 흡연자에서 니코틴에 의한 도파민 신경계의 활성화 연구에 기여할 것이다.

• 한국환경성돌연변이발암원학회지
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• 제23권3호
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• pp.85-93
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• 2003

Welders working in a confined space, like in the shipbuilding industry, are at risk of being exposed to high concentrations of welding fumes and developing pneumoconiosis or other welding-fume exposure related diseases. Among such diseases, manganism resulting from welding-fume exposure remains a controversial issue, as the movement of manganese into specific brain regions has not been clearly established. Accordingly, to investigate the distribution of manganese in the brain after welding-fume exposure, male Sprague Dawley rats were exposed to welding fumes generated from manual metal arc stainless steel (MMA-SS) at concentrations of $63.6{\pm}4.1$ $mg/m^3$ (low dose, containing 1.6 $mg/m^3$ Mn) and $107.1{\pm}6.3$ $mg/m^3$ (high dose, containing 3.5 $mg/m^3$ Mn) total suspended particulates for 2 hrs per day, in an inhalation chamber over a 60-day period. Blood, brain, lungs and liver samples were collected after 2 hr, 15, 30, and 60 days of exposure and the tissues analyzed for their manganese concentrations using an atomic absorption spectrophotometer. Although dose- and time-dependent increases in the manganese concentrations were found in the lungs and livers of the rats exposed for 60 days, only slight manganese increases were observed in the blood during this period. Major statistically significant increases in the brain manganese concentrations were detected in the cerebellum after 15 days of exposure and up until 60 days. Slight increases in the manganese concentrations were also found in the substantia nigra, basal ganglia (caudate nucleus, putamen, and globus pallidus), temporal cortex, and frontal cortex, thereby indicating that the pharmacokinetics and distribution of manganese inhaled from welding fumes would appear to be different from those resulting from manganese-only exposure.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제46권3호
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• pp.295-301
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• 2003

출생 이후 머리둘레가 커지는 1개월 남아에게서 뇌초음파 검사상 지주막하 공간이 확장되어 있고 백질의 음영이 증가 되어 있었고 뇌 MRI 소견은 실비우스열의 확장과 양측 대뇌, 소뇌 피질과 백질이 T1 강조 영상에서 저신호 강도와 T2 강조영상에서 고신호 강도를 보였으며 경피생검으로 얻은 섬유아세포 배양에서 glutaryl-CoA 탈수소효소의 활성도가 전혀 없어 GA1을 확진하게 되었다. 대두증이 있는 신생아나 영아에서 전측두엽 위축의 신경방사선학적 징후가 있으면 우선적으로 GA1을 의심해 보아야 한다. 이후 특수분유인 Glutatex 분유의 수유와 카르니틴, 리보플라빈 보충요법을 시행하여 대사성 위기나 급성 뇌증의 위기 없이 양호한 발달을 하고 있는 환아를 경험하였기에 보고하는 바이다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.854-862
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• 2014

주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 학생의 지적결함, 학습 문제 및 저조한 학업 성취는 이들이 정상 학생에 비해 현저하게 낮은 지능을 가졌기 보다는 주의를 집중하지 못하는 특성 때문이다. 따라서 본 연구에서는 ADHD 학생들과 정상군 학생들의 뇌기능영상을 비교 분석함으로써 ADHD 학생들의 뇌기능 차이와 작업기억 과제 시 나타나는 뇌의 활성영역의 차이를 보고자 하였다. 인천지역 초등학교 학생 26명을 대상으로 뇌기능영상과 임상설문검사를 실시하였으며, 뇌기능영상의 자극은 작업기억으로 하였다. 분석에는 통계적 파라미터 지도작성법과 사회과학통계패키지를 이용하여 단일표본 t 검정, 두 표본 t 검정, 다중 회기 분석등으로 분석 하였으며, 통계적 유의수준은 p<0.05에서 나타내었다. 그 결과 ADHD 학생들의 전두 피질, 두정엽 피질, 시상, 미상핵 등 많은 부분에서 불균형적인 발달을 볼 수 있었다. 또한, 작업기억 과제 수행의 어려움을 느낄수록 일부 안와 전두 피질, 해마가 활성화되었다. 보다 많은 ADHD 학생들의 대상자가 확보되어 ADHD 유형별 연구가 필요하며, 뇌기능영상에서 보다 많은 자극으로 실험한다면 ADHD 학생들의 전반적인 뇌기능평가에 유용할 것으로 판단된다.

• 인지과학
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• 제28권1호
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• pp.65-90
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• 2017

본 연구의 목적은 학습상황에서 피드백으로 주어지는 금전적 획득/손실(학습 피드백)과 비학습적 상황에서 우연히 제시되는 의사 피드백(무선 피드백)을 비교하는 방법을 사용하여, 금전적 보상과 처벌의 학습 피드백으로서만 가지는 정보처리에 어느 두뇌 영역이 관여하는지를 규명하는 데 있다. 이를 위해 정상 성인(n = 22)을 대상으로 fMRI scan 동안 단서 자극에 대한 범주 버튼 반응(좌/우)의 정확 여부에 따라 피드백이 제시되는 시행(학습시행)과 단서 자극의 위치판단 반응과 무관하게 피드백이 제시되는 시행(무선시행)을 사건 관련 fMRI 방략으로 제시하였다. 두 시행 간 보상과 처벌과 같은 동기적 사건에 대한 두뇌 반응이 변별적으로 나타나는지를 알아보기 위해 시행 유형(학습 vs. 무선)과 피드백 유형(보상 vs, 처벌)을 두 독립변인으로 한 반복측정 이원분산분석을 하였다(voxel-wise FWE p < .001). 그 결과, 좌측 배외측 전두피질(dorsolateral prefrontal cortex), 좌측 전측 도(anterior insular), 배내측 전두피질(dorsomedial prefrontal cortex) 등의 영역에서 유의한 상호작용 효과가 관찰되었는데, 이들 영역은 모두 학습-보상 피드백 및 무선-처벌 피드백보다 학습-처벌 피드백에 대해 증가한 두뇌 활성을 보였다. 본 연구 결과는 학습상황에서 주어지는 처벌 피드백에 대한 기존 전략의 변경이나 재평가를 위한 집행적 처리, 적절하지 못하거나 틀린 행동에 대한 오류처리 과정 그리고 실패 경험에 대한 부정적 정서처리가 위에서 언급한 피질신경망을 중심으로 이루어질 가능성을 보여준다. 따라서 학습의 처벌 피드백은 보상과 달리 위와 같은 추가적 정보처리 과정이 존재할 가능성을 시사한다.

• 대한핵의학회지
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• 제35권4호
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• pp.231-240
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• 2001

Purpose: Normal aging results in detectable changes in the brain structure and function. We evaluated the changes of regional cerebral glucose metabolism in the normal aging process with FDG PET. Materials and Methods: Brain PET images were obtained in 44 healthy volunteers (age range 20-69 'y'; M:F = 29:15) who had no history of neuropsychiatric disorders. On 6 representative transaxial images, ROIs were drawn in the cortical and subcortical areas. Regional FDG uptake was normalized using whole brain uptake to adjust for the injection dose and correct for nonspecific declines of glucose metabolism affecting all brain areas equally. Results: In the prefrontal, temporoparietal and primary sensorimotor cortex, the normalized FDG uptake (NFU) reached a peak in subjects in their 30s. The NFU in the prefrontal and primary sensorimotor cortex declined with age after 30s at a rate of 3.15%/decade and 1.93%/decade, respectively. However, the NFU in the temporoparietal cortex did not change significantly with age after 30s. The anterior (prefrontal) posterior (temporoparietal) gradient peaked in subjects in their 30s and declined with age thereafter at a rate of 2.35%/decade. The NFU in the caudate nucleus was decreased with age after 20s at a rate of 2.39%/decade. On the primary visual cortex, putamen, and thalamus, the NFU values did not change significantly throughout the ages covered. These patterns were not significantly different between right and left cerebral hemispheres. Of interest was that the NFU in the left cerebellar cortex was increased with age after 20s at a rate of 2.86%/decade. Conclusion: These data demonstrate regional variation of the age-related changes in the cerebral glucose metabolism, with the most prominent age-related decline of metabolism in the prefrontal cortex. The increase in the cerebellar metabolism with age might reflect a process of neuronal plasticity associated with aging.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제1권1호
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• pp.1-12
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• 1997

As it has been reported that the depolarization induced acetylcholine (ACh) release is modulated by activation of presynaptic $A_1$ adenosine heteroreceptor and various evidence suggest that indicate the $A_2$ adenosine receptor is present in the striatum, this study was undertaken to delineate the role of adenosine receptors on the striatal ACh release. Slices from the rat striatum were equilibrated with $[^3H]$choline and then the release amount of the labelled product, $[^3H]$ACh, which was evoked by electrical stimulation (rectangular pulses, 3 Hz, 2 ms, 24 mA, $5\;Vcm^{-1}$, 2 min), was measured, and the influence of various agents on the evoked tritium outflow was investigated. And also, quantitative receptor autoradiography and drug-receptor binding assay were performed in order to confirm the presence and characteristics of $A_1$ and $A_2$ adenosine receptors in the rat striatum. Adenosine $(10{sim}100\;{mu}M)$ and $N^6$-cyclopentyladenosine (CPA, $1{sim}100\;{mu}M)$ decreased the $[^3H]$ACh release in a dose-dependent manner without changing the basal rate of release in the rat striatum. The reducing effects of ACh release by adenosine and CPA were abolished by 8-cyclopentyl-1,3-dipropy-Ixanthine (DPCPX, 2 ${mu}M$), a selective $A_1$, adenosine receptor antagonist, treatment. The effect of adenosine was potentiated markedly by 3,7-dimethyl-1-propargylxanthine (DMPX, 10 ${mu}M$), a specific $A_2$ adenosine receptor antagonist. 2-P-(2-carboxyethyl)phenethylamimo-5'-N- ethylcarboxamidoadenosine hydrochloride (CGS-21680C), in concentrations ranging from 0.01 to 10 ${mu}M$, a recently introduced potent $A_2$ adenosine receptor agonist, increased the $[^3H]$ACh release in a dose related fashion without changing the basal rate of release. These effects were completely abolished by DMPX $(10\;{mu}M)$. In autoradiograrhy experiments, $[^3H]$2-chloro-$N^6$-cyclopentyladenosine ($[^3H]$ CCPA) bindings were highly localized in the hippocampus and the cerebral cortex. Additionally, lower levels of binding were found in the striatum. However, $[^3H]$CGS-21680C bindings were highly localized in the striatal region with the greatest density of binding found in the caudate nucleus and putamen. Lower levels of binding were also found in the nucleus accumbens and olfactory tubercle. In drug-receptor binding assay, binding of $[^3H]$ CCPA to $A_1$ adenosine receptors of rat striatal membranes was inhibited by CPA ($K_i$ = 1.6 nM) and N-ethylcarboxamidoadenosine (NECA, $K_i$ = 12.9 nM), but not by CGS-21680C ($K_i$ = 2609.2 nM) and DMPX ($K_i$ = 19,386 nM). In contrast, $[^3H]$CGS-21680C binding to $A_2$ denosine receptors was inhibited by CGS-21680C ($K_i$ = 47.6 nM) and NECA ($K_i$ = 44.9 nM), but not by CPA ($K_i$ = 2099.2 nM) and DPCPX ($K_i$ = 19,207 nM). The results presented here suggest that both types of $A_1$ and $A_2$ adenosine heteroreceptors exist and play an important role in ACh release in the rat striatal cholinergic neurons.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제40권1호
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• pp.40-47
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• 2006

목적 : 이 연구에서는 고양이 뇌 PET 영상을 감쇠, 산란 보정 후 정량 평가하여 감쇠, 산란보정의 필요성에 대하여 연구하였다. 대상 및 방법 : 감쇠, 산란보정의 영향을 평가하기 위하여 microPET R4 스캐너를 이용하여 팬텀과 5마리 고양이의 $^{18}F$-FDG PET 스캔을 얻었다. $^{68}Ge$ 선원을 이용하여 30분 동안 투과영상을 얻은 후 FDG를 정맥주사한 다음 방출 영상을 얻었다. PET 영상은 OSEM을 이용하여 영상을 재구성하였고, 감쇠, 산란보정을 하였다. 전두엽, 두정엽 외측 측두엽 등을 포함하는 대뇌피질 영역과 꼬리핵머리, 조가비핵, 시상을 포함하는 심부피질 영역에 관심영역을 그린 다음 감쇠, 산란보정 전, 후의 계수를 측정하였다. 각각의 계수는 방사선원 투여량과 중량으로 정규화하였다. 감쇠보정의 영향을 평가하기 위하여 "심부피질/대뇌피질"의 비를 계산하였다. 산란보정의 영향을 평가하기 위하여 회백질과 백질에 관심영역을 그린 다음 "(회백질-백질)/회백질"의 비를 구하여 대조도를 계산하였다. 결과: 감쇠보정 후, "심부피질/대뇌피질"의 비는 $17{\pm}7%$ 증가하였다. 산란보정 후, "(회백질-백질)/회백질"의 비는 $12{\pm}3%$ 증가하였다. 결론: 감쇠보정 후 "심부피질/대뇌피질"의 계수비가 증가하였고, 산란보정 후 회백질과 백질 사이의 대조도가 증가하였다. 이는 고양이 뇌 PET 영상 획득 및 정량화를 할 때 감쇠보정이 특히 중요함을 반영한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제22권1호
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• pp.18-27
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• 2011

본 연구에서는 3.0 Tesla 기능적 자기공명영상법(function magnetic resonance imaging, fMRI)을 이용하여 자연과 도시풍경의 시각 자극에 따른 대뇌중추의 활성화 영역의 차이점을 규명하고, 아울러 대뇌 부위별 활성화 양상의 차이점을 정량적으로 분석하여 자연과 도시의 생활환경을 인체친화성과 관련하여 신경해부학적 측면에서 연구하고자 하였다. 오른손잡이 정상인 27명(평균 $27.3{\pm}3.7$세)을 대상으로 3.0T MRI를 사용하여 기능적 자기공명영상을 얻었다. 대뇌의 활성화를 유도하기 위한 시각 자극 패러다임은 3번의 휴지기와 2번의 활성기로 구성되어 있고, 각각의 휴지기와 활성기 지속시간은 30초와 120초로 하였다. 전체 피험자 27예의 설문결과를 바탕으로 자연풍경을 선호한 26예와 도시풍경을 비선호한 14예를 두 그룹으로 나눈 후 활성화 양상을 비교하였다. 자연과 도시풍경 간의 대뇌 활성화 양상을 비교한 결과, 도시풍경에 비하여 자연풍경을 보았을 때 유의한 수준(p<0.05)에서 활성화를 보인 영역은 뇌섬엽, 중전두회, 설전부, 미상핵, 상두정회, 상후두회, 방추상회, 창백핵이었으며, 도시풍경에서는 하전두회, 해마방회, 중심후회, 상측두회, 편도체, 후대상회 영역에서 우세한 활성화가 관찰되었다. 자연풍경에서는 도시풍경에 비해 주로 긍정적 정서와 관련된 영역에서 활성화가 나타난 반면, 도시풍경에서는 두려움, 공포, 불쾌감을 느낄 때 반응하는 편도체와 같은 부정적 정서와 관련된 영역에서 활성화가 나타났다. 본 연구에서는 3.0T 기능적 자기공명영상법 이용하여 자연과 도시풍경의 시각 자극에 따른 대뇌중추의 활성화 양상의 차이점을 신경해부학적인 측면에서 정성 정량적으로 평가할 수 있었고, 이러한 결과는 인간이 본능적으로 느낄 수 있는 희로애락의 감정에 따른 대뇌 활성화와 관련하여 생태환경의 인체 친화성과 쾌적성에 대한 객관적인 평가 지표로서 응용될 수 있을 것으로 생각된다.