[논문]전원과 도시환경의 인체 친화성에 대한 신경과학적인 평가: 3.0 Tesla 기능적 자기공명영상법

김광원; 정광우; 김태훈; 김형중; 민병인; 은성종; 김형중

문제 정의

영상의 후처리 및 분석방법으로는 SPM99 와 Talairach Daemon 프로그램을 이용하였다. 실험 후 설문조사를 통하여 실험 중에 제시되었던 시각 자극 시에 의해 나타난 대뇌 활성화와 피검자 개인별 심리상태와의 연관성을 알아보고자 하였다.
이 연구에서는 전원과 도시풍경을 대상으로 기능적 자기공명영상법(functional Magnetic Resonance Imaging; fMRI)을 이용하여 건축물 및 주변 환경에 대한 인체 친화성을 인지신경과학적인 측면에서 평가하고자 하였다.

제안 방법

3 세)으로 구성하였다. 먼저 MRI를 이용하여 형태 · 해부학적인 참고 자료로서 T1 강조영상을 얻었으며, fMRI 를 이용하여 기능적 뇌영상의 하나인 BOLD 영상을 얻었다. 이때 사용된 펄스파형은 경사에코 영상기법으로써 영상변수로는 TR/TE = 2000/30msec, 숙임각(flip angle) 90°, FOV = 22×22 ㎠, matrix 64×64, 절편두께 4mm 를 사용하였다.
이때 전교련과 후교련을 잇는 선을 기준으로 하여 25 개의 횡단면으로부터 4,125 개의 기초영상을 얻었다. 활성화를 위한 자극 제시방법은 3 번의 휴식기와 2 번의 활성기로 각각 30 초와 2 분의 간격으로 구성하였고, 전원과 도시를 상징하는 사진을 통해 시각을 자극하면서 영상을 획득하였다. 영상의 후처리 및 분석방법으로는 SPM99 와 Talairach Daemon 프로그램을 이용하였다.

대상 데이터

실험에 참가한 피험자들은 성별, 연령, 학력 등을 고려한 오른손잡이의 정상인 31 명을 대상으로 하였으며 남자 13 명(24-28 세, 평균: 26.6 세), 여자 18 명(19- 38 세, 평균 25.3 세)으로 구성하였다. 먼저 MRI를 이용하여 형태 · 해부학적인 참고 자료로서 T1 강조영상을 얻었으며, fMRI 를 이용하여 기능적 뇌영상의 하나인 BOLD 영상을 얻었다.
이때 사용된 펄스파형은 경사에코 영상기법으로써 영상변수로는 TR/TE = 2000/30msec, 숙임각(flip angle) 90°, FOV = 22×22 ㎠, matrix 64×64, 절편두께 4mm 를 사용하였다. 이때 전교련과 후교련을 잇는 선을 기준으로 하여 25 개의 횡단면으로부터 4,125 개의 기초영상을 얻었다. 활성화를 위한 자극 제시방법은 3 번의 휴식기와 2 번의 활성기로 각각 30 초와 2 분의 간격으로 구성하였고, 전원과 도시를 상징하는 사진을 통해 시각을 자극하면서 영상을 획득하였다.

이론/모형

활성화를 위한 자극 제시방법은 3 번의 휴식기와 2 번의 활성기로 각각 30 초와 2 분의 간격으로 구성하였고, 전원과 도시를 상징하는 사진을 통해 시각을 자극하면서 영상을 획득하였다. 영상의 후처리 및 분석방법으로는 SPM99 와 Talairach Daemon 프로그램을 이용하였다. 실험 후 설문조사를 통하여 실험 중에 제시되었던 시각 자극 시에 의해 나타난 대뇌 활성화와 피검자 개인별 심리상태와의 연관성을 알아보고자 하였다.
먼저 MRI를 이용하여 형태 · 해부학적인 참고 자료로서 T1 강조영상을 얻었으며, fMRI 를 이용하여 기능적 뇌영상의 하나인 BOLD 영상을 얻었다. 이때 사용된 펄스파형은 경사에코 영상기법으로써 영상변수로는 TR/TE = 2000/30msec, 숙임각(flip angle) 90°, FOV = 22×22 ㎠, matrix 64×64, 절편두께 4mm 를 사용하였다. 이때 전교련과 후교련을 잇는 선을 기준으로 하여 25 개의 횡단면으로부터 4,125 개의 기초영상을 얻었다.

성능/효과

전원 및 도시풍경사진의 one sample t-test 결과, 공통으로 활성된 영역은 소뇌, 혀이랑, 중간이마이랑, 아래이마이랑이였으며, 차별된 활성화 영역은 전원 영상에서는 갈고리이랑, 도시 풍경에서는 위이마이랑, 편도로 나타났다. 또한 two sample t-test 결과, 공통으로 활성된 영역은 쇄기, 위이마이랑이였으며, 차별된 활성화 영역은 전원 영상에서는 중간이마이랑, 아래이마이랑, 조가비핵, 중간뇌였고, 도시 풍경에서는 갈고리이랑, 중심곁소엽, 중간이마이랑, 곧은이랑, 아래뒤통수이랑, 중간관자이랑, 뇌들보밑구역, 중심뒤이랑, 편도, 앞띠이랑으로 나타났다.
전원 및 도시풍경사진의 one sample t-test 결과, 공통으로 활성된 영역은 소뇌, 혀이랑, 중간이마이랑, 아래이마이랑이였으며, 차별된 활성화 영역은 전원 영상에서는 갈고리이랑, 도시 풍경에서는 위이마이랑, 편도로 나타났다. 또한 two sample t-test 결과, 공통으로 활성된 영역은 쇄기, 위이마이랑이였으며, 차별된 활성화 영역은 전원 영상에서는 중간이마이랑, 아래이마이랑, 조가비핵, 중간뇌였고, 도시 풍경에서는 갈고리이랑, 중심곁소엽, 중간이마이랑, 곧은이랑, 아래뒤통수이랑, 중간관자이랑, 뇌들보밑구역, 중심뒤이랑, 편도, 앞띠이랑으로 나타났다.
도시와 전원 풍경 사진에 의한 시각 자극시 인간 대뇌피질의 차별화된 활성화 양상을 인지신경과학적인 측면에서 관찰할 수 있었다. 전원풍경 사진 실험결과에서는 보다 많은 대뇌 피질의 영역에서의 활성화를 관찰할 수 있었고 특히 변연계의 활성화에 보다 큰 차이점을 보였다. 특히 도시 풍경에서는 전원풍경 실험에서는 관찰할 수 없었던 편도(Amygdala)의 활성화를 관측 할 수 있었다는 점 등의 결과로부터 인간의 친환경적인 바이오하우징 건축물과 건축 환경의 결정에 있어서는 본 연구와 같은 인지신경과학적 측면에서의 평가는 매우 중요한 핵심 요소로서 고려해야 할 것으로 사료된다.

후속연구

전원풍경 사진 실험결과에서는 보다 많은 대뇌 피질의 영역에서의 활성화를 관찰할 수 있었고 특히 변연계의 활성화에 보다 큰 차이점을 보였다. 특히 도시 풍경에서는 전원풍경 실험에서는 관찰할 수 없었던 편도(Amygdala)의 활성화를 관측 할 수 있었다는 점 등의 결과로부터 인간의 친환경적인 바이오하우징 건축물과 건축 환경의 결정에 있어서는 본 연구와 같은 인지신경과학적 측면에서의 평가는 매우 중요한 핵심 요소로서 고려해야 할 것으로 사료된다.

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