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보고서 상세정보

고등 인지과정의 인지신경과학적 연구
Cognitive neuroscience research of higher cognitive processes

  • 사업명

    바이오기술개발사업

  • 과제명

    시각피질 내 상호작용의 역동적 조절과 시지각 연구

  • 주관연구기관

    서울대학교
    Seoul National University

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-09

  • 과제시작년도

    2008

  • 주관부처

    교육과학기술부
    Ministry of Education and Science Technology(MEST)

  • 등록번호

    TRKO201000000643

  • 과제고유번호

    1345075491

  • 키워드

    맥락자극.원숭이.시각피질.수용장.시각처리 알고리즘.기능적뇌자기영상.양안 경합.대비민감도.의식.주의.학습.주의.강화.보상.반구무시.사회인지.뇌.정서.의사결정.자아.대인 지각.공감.뉴로이코노믹스.정신 질환.Context stimulus.Monkey.Visual cortex.Receptive field.Visual processing algorithm.FMRI.Binocular rivalry.Contrast sensitivity.Conscious processing.Attention.learning.attention.reinforcement.reward.hemi-neglect.social cognition.brain.emotion.decision making.self.person perception.empathy.neuroeconomics.mental disorder.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    < 제1세부과제 >
    1) Figure 1 illustrates the relationship among visual stimuli, neural activity in visual cortex and visual experien...

    < 제1세부과제 >
    1) Figure 1 illustrates the relationship among visual stimuli, neural activity in visual cortex and visual experience. Long-term goals of this project are to derive mapping functions among these three components and to find out functional models describing them. During the first phase of three years of this project, we studied activation pattern of visual cortex using three different kinds of approach.
    2) The first phase of this project consisted of four parts.
    A. We completed establishing the infrastructure of primate brain study for the first time in Korea.
    B. Using single-cell recording method in the primary visual cortex of trained macaque monkeys we studied how visual responses to target stimulus were modulated by context stimulus presented with spatio-temporal gaps. Based on these results, we studied mechanisms how horizontal interaction among neurons in visual cortex causes context effect.
    C. We conducted a series of psychophysical experiments to understand the relationship between the processing of motion-direction defined surfaces and the processing of stereoscopic-depth defined surfaces by probing adaptation effects, which are one of the major temporal context effects. We have also studied the spatial spread of cortical excitability triggered by a local, oriented stimulus and how noise correlations in fMRI between pairs of local voxels change depending on the retinotopic distance or the functional similarity.
    D. We quantified difference between conscious and unconscious experience using behavior measurements such as attention flickering, binocular rivalry, and crowding effect. We established neurophysiological model about a mechanism of visual consciousness by directly stimulating cerebral cortex using subepidural electrode implementation method.
    < 제2세부과제 >
    1) In this study, we were interested in identifying neurobiological substrates underlying learning and attention in human. Various cognitive neuroscience methods were utilized: fMRI and ERP for normal adults, PET for patients, and pharmacological lesions and electrophysiological methods for animals
    < 제3세부과제 >
    1) We will first explore the neural basis of self perception and attempt to uncover the brain mechanism differences between self-perception and other perception. This understanding will lead us to explore the various aspects of face-to-face social interactions such as pro-social behavior and first impression. Finally, we will be attempting to understand the brain mechanisms of a complex social behavior such as perception of social justice.
    2) Expected contribution: This wi 11 be the first ever multi-level social neuroscience research and integrates cultural psychology and neuroscience together.


    < 제 1세부과제 >
    [그림 1]은 본 과제의 연구개발 내용과 구성을 보인 것임. 시자극 영상의 시공간적 패턴, 시각피질 활동의 시공간적 패턴, 그리고 이로부터 발현하는 시각경험의 관계를 도식적으로 표시한 것으로서, 본 과제의...

    < 제 1세부과제 >
    [그림 1]은 본 과제의 연구개발 내용과 구성을 보인 것임. 시자극 영상의 시공간적 패턴, 시각피질 활동의 시공간적 패턴, 그리고 이로부터 발현하는 시각경험의 관계를 도식적으로 표시한 것으로서, 본 과제의 장기적 목표는 이들 간의 대응 함수(mapping function)를 도출하고 이를 기술하는 모델(function model, f model)을 찾는 것이라 할 수 있음. 1단계에서는 시각피질의 활성패턴을 세 가지의 다른 방법으로 접근하고 이 방법 간의 상관을 보는 것이라 할 수 있음.
    1단계 연구의 내용은 크게 네 부분으로 이루어졌음.
    1) 본 과제의 연구에서 소요되는 영장류 뇌연구의 인프라를 국내 최초로 완성하였음.
    2) 시각과제를 수행하도록 훈련받은 원숭이(macaque monkey)의 시각피질 세포의 single-cell recording을 통해서 표적자극(target stimulus)에 대한 시각반응이 시공간적 간격을 두고 제시되는 맥락자극(context stimulus)에 의해서 조절되는 방식을 밝힘. 이에 기반하여 시각피질 내 세포들의 수평적 상호작용이 맥락효과를 유발하는 방식을 밝히고, 시각피질의 수평적 상호작용이 안구운동에 의해서 조절되는 방식을 연구함.
    3) 시간적 맥락중 하나인 순응효과를 이용하여 운동표면처리와 깊이표면처리 간의 관계 정립. 방향성을 띤 국지 자극은 인간 초기시각피질 표면에서 어떤 공간적 확산을 일으키는지 fMRI실험을 통해 규명. 시각피질의 국지영역들 간의 공변산은 복셀간 어떤 특성에 따라 체계적으로 변화함을 fMRI 실험으로 규명.
    4) 주의깜빡임, 양안경합, 과밀효과 등의 행동 측정치를 이용해서 의식적 경험과 무의식적 경험의 차이를 정량화하고, 경막 내 전극 삽입 방법으로 대뇌피질을 직접 자극, 시의식의 기전을 이해함으로써 신경생리학적 모델을 정립함.
    < 제 2세부과제 >
    1) S-R 학습 관련 두뇌 회로 연구: 인간 S-R 학습의 신경망 규명을 위해 학습과 동기의 상호 작용 효과를 밝힐 수 있는 적절한 자극 패러다임을 개발하여, S-R학습 시에 중요한 동기적 feedback 자극 처리와 관련된 피질 및 피질하 신경망을 구현함. 또한 개인차를 보이는 성격특성과 동기적 학습특성과의 상호작용에 대한 분석을 실시함.
    2) 강화학습에서 전전두피질-선조체 회로 연구: 전전두피질-선조체 회로의 강화학습에서의 역할을 확인하기 위하여, 학습장면에서 행동하는 동물에 전전두피질 또는 선조체를 국소마비시키거나 도파민 길항제를 국소 투여하고, 이때 나타나는 행동패턴 변화를 분석함.
    3) 주의 처리과정의 뇌신경학적 기제 연구: 정보 처리의 갈등 상황에서의 시각 정보의 선택적 처리 및 반응 선택에 있어서의 주의의 역할을 알아볼 수 있는 행동 실험 패러다임을 구축하고 여기에 fMRI 및 ERP 등의 뇌영상 연구기법을 적용하여 주의 처리과정의 신경망에 대한 수렴적, 통합적 지식을 얻음.
    4) 반구 무시 환자의 공간 주의 통계의 뇌신경학적 기제 연구: 주의 통제에 영향을 미치는 신경학적 pathology를 가진 환자(반구 무시, 치매 등)의 주의관련 정보처리의 문제를 기능영상으로 평가할 수 있는 연구 paradigm을 개발하여 주의 통제의 신경해부학적 위치의 파악을 목적으로 함.
    < 제3세부과제 >
    1) 사회적 행동의 가장 근본적인 출발점인 자기 (self) 지각의 뇌신경기반을 이해하고, 자기지각과 타인 지각의 뇌신경기반의 차이를 규명함. 특히 심리적 거리에 따른 자기 지각의 차이를 뇌영상 기법을 통해 밝힘.
    2) 자기 지각에 대한 이해를 기반으로 하여 대인관계 수준에서 친사회적 행동의 기반과, 첫인상이 경제적 의사 결정에 미치는 효과를 뇌영상 기법을 통하여 이해하고자 함.
    3) 자기 지각과 대인관계 행동의 뇌신경기반 이해를 바탕으로 좀 더 복잡한 사회적 수준의 행동인 사회적 공정성 지각이 이루어지는 뇌신경 메커니즘을 밝힘.


  • 목차(Contents) 

    1. 제출문...1
    2. 보고서 요약서...2
    3. 요약문...4
    4. SUMMARY...12
    5. 목차...19
    6. 제 1 장 연구개발과제의 개요...20
    7. 제 1 절 연구개발의 최종 목표...20
    8. 제 2 절 연구개발의 중요성과 필요성...21
    9. 제 3 절 앞으로의 전망...
    1. 제출문...1
    2. 보고서 요약서...2
    3. 요약문...4
    4. SUMMARY...12
    5. 목차...19
    6. 제 1 장 연구개발과제의 개요...20
    7. 제 1 절 연구개발의 최종 목표...20
    8. 제 2 절 연구개발의 중요성과 필요성...21
    9. 제 3 절 앞으로의 전망...22
    10. 제 2 장 국내외 기술개발 현황...23
    11. 제 1 절 국제 학술지 연구 동향...23
    12. 제 2 절 구체적 연구사례 조사...23
    13. 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...27
    14. 제 1 절 연구수행 내용 및 결과...27
    15. 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...40
    16. 제 1 절 연구개발목표의 달성도...40
    17. 제 2 절 관련 분야 기술발전에의 기여도...50
    18. 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...51
    19. 제 1 절 추가연구의 필요성...51
    20. 제 2 절 타 연구에의 응용...52
    21. 제 3 절 기업화 추진방안 가능성...55
    22. 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...56
    23. 제 7 장 참고문헌...66
    24. 연구개발 결과 활용계획서...76
    25. [첨부1] 연구개발 결과 및 활용계획서...77
    26. 자체평가의견서...89
  • 참고문헌

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