Research

연구 주제







이론 신경 생물학(Theoretical Neurobiology)

 

Reinforcement Learning우리 연구실에서는 이론뇌신경생물학을 기반으로 다음 두 질문을 던지고 연구를 수행하고 있다. 뇌는 어떻게 작동하는가? 뇌의 작동 방식이 뇌의 연결성의 변화에 근거한다면 우리는 측정된 데이터로 그 연결성을 어떻게 추적할 수 있는가? 특히 뇌의 작동 원리는 David Marr의 신경과학 연구 이론의 ‘구현’에 해당하는 부분으로 신경들이 어떻게 작동하여 상위 뇌 기능을 만드는지를 연구하는 것이다.









뇌연결망에 근거한 뇌 구조-기능 연구 (Structure-Function Brain Network Analysis)


Concept of functional connectivity뇌는 우리 인체내에 작동하는 다양한 장기와는 다르다. 심장은 복잡한 해부학적 구조물이지만 그 수행하는 기능은 하나이다. 하지만 뇌는 고정된 구조물안에서 다양한 기능을 생성해 낸다. 감각,운동, 인지등 다양한 양태로 나타나는 뇌기능이 비교적 고정적인 뇌의 해부학적 구조에서 어떻게 발현되는가? 이러한 구조-기능에 관한 문제는 생물학, 사회학에 이르기까지 비교적 오래된 주제이지만, 최근 뇌과학의 중요 분야로 부각이 되고 있는 뇌연결체학(human connectome project: 휴먼 커넥톰 프로젝트)에서는 뇌의 구조적 연결 뼈대, 즉 뇌 연결망의 기하학적 토폴로지 측면에서 이 문제를 새롭게 이해하기 시작한다.






복합 뇌영상 기법 (Multimodal Neuroimaging Methods)

 

(fMRI, DTI, sMRI, TMS-EEG, TMS-fMRI, PET, EEG, and MEG)


Fiber bundles and cortical parcellation 뇌 연구는 다양한 레벨에서의 현상을 다루기에 (행동, 기능적, 구조적, 생체분자 등) 멀티 스케일 및 복합 기법적(multi-scale and multi-modal)이라 할 수 있다. 최근 뇌영상 기법의 발전은 뇌연구 분야에 지대한 영향을 끼쳤다. 다양한 영상 기법 중 고해상도 MRI를 이용한 구조영상분석은 회백질의 부피, 모양, 그리고 피질두께를 정확하고 자동으로 측정할 수 있는 수준까지 발전하였다.






실시간 fMRI를 이용한 마음읽기와 뇌해독 (Reading Mind using Real-time fMRI and Brain Decoding)


Reading the process of intention in other's brain fMRI를 이용한 마음읽기는 정신 상태를 BOLD 신호의 변화와 관련하여 추론한다. 이러한 관련성은 전통적인 추론 – 즉 자극에 의해 유도된 뇌 활성도를 묘사하는 것 – 과는 반대이다. fMRI기반 뇌해독이 최근 주목을 받고 있지만, 뇌해독 자체는 새로운 개념이 아니다. 기존에도 다양한 연구들이 비침습적으로 뇌 활동을 측정하여 개인의 생각을 읽고자 하였는데, 이들은 대부분 뇌파 (electroencephalogram, EEG)를 이용하였다.






소통적, 동기적, 예술적 뇌 (Communicative, Motivative and Aesthetic brains)


Language area 지난 수년간 전통적인 인문 사회과학적 주제에 대한 신경과학적 접근이 급속도로 발전했다. 자아, 보상, 의사결정, 의사소통, 공감, 타인의 의도파악, 동기, 아름다움에 대한 추구 등의 정신 사회학적 현상들은 뇌 신경활성을 매개로 발현된다고 이해할때 이러한 마음의 여러 양상을 신경 단위 활동으로 이해하는 것은 마음-신체 관계를 규명하는 중요한 도구가 될 것이다. 물론 마음 단위의 활동이 신경 단위의 활동에 완벽히 귀속되지 않는다 하더라도 신경 단위 활동을 이해하게 되면 마음을 이루는 구성요소가 어떻게 세분화 되어 있고 그 요소들이 정보를 처리해 나가는지 이해하는데 도움이 될 것이다.






의학 영상 분석(Medical Image Analysis)

 

(image processing, registration, and segmentation for surgical planning and medical diagnosis)


Epilepsy surgical planning측정된 의학영상에서 정보를 추출하기 위한 영상 처리 분석 기술은 최근 들어 그 중요성이 높아지고 있다. 본 연구실은 다양한 의학응용을 위한 뇌영상 처리 기술 개발과 분석 기술을 개발하고 있다.