초록 ▼

□ 연구개요
- 시각인식은 1차 시각피질과 선조외피질에서 이루어진다는 것이 기존의 관점
- 그러나, 최근 연구에 따르면 시각인식이 1차 시각정보처리를 담당하는 망막에서 이미 결정된다는 사실들이 여러 그룹에 의해 발표됨
- 본 연구는 시각인식이 뇌에서 일어난다고 간주되어 왔던 이미지 처리 과정을 망막수준에서 연구하고자 함
- 망막스파이크 패턴으로부터 이미지를 재구성하여 망막에 입력된 원 이미지와 비교함으로써 망막신경망을 통하여 이미지 프로세싱이 어떻게 일어나는 지를 규명하고자 함
- 측방억제성 입력을 제공하

□ 연구개요
- 시각인식은 1차 시각피질과 선조외피질에서 이루어진다는 것이 기존의 관점
- 그러나, 최근 연구에 따르면 시각인식이 1차 시각정보처리를 담당하는 망막에서 이미 결정된다는 사실들이 여러 그룹에 의해 발표됨
- 본 연구는 시각인식이 뇌에서 일어난다고 간주되어 왔던 이미지 처리 과정을 망막수준에서 연구하고자 함
- 망막스파이크 패턴으로부터 이미지를 재구성하여 망막에 입력된 원 이미지와 비교함으로써 망막신경망을 통하여 이미지 프로세싱이 어떻게 일어나는 지를 규명하고자 함
- 측방억제성 입력을 제공하는 아마크린세포의 입력을 차단하여 망막스파이크 신호를 얻은 후 이미지를 재구성하여 억제성 입력이 이미지프로세싱에 어떠한 영향을 미치는 지를 파악함

□ 연구 목표대비 연구결과
최종연구목표: 망막네트워크를 통한 이미지처리 기전 규명
1차년도 연구: 최적의 망막 시각자극조건 수립
1. MEA 연구 셋업에 최적화된 시각자극을 위한 Test영상생성 S/W 제작
- MATLAB 기반 Psychtoolbox를 이용하여 다양한 빛 자극 모양 구현
2. 망막 반응을 분석하여 적절한 자극 강도, 자극 형태, 공간해상도를 고려한 자극조건 확립
- 빛 자극 조건을 달리하였을 때, 망막신경절세포의 스파이크 발화율 비교
- 빛 자극 횟수를 변조했을 때, 망막신경절세포의 스파이크 발화율 비교 2차년도 연구: 형태인식 신경절세포 기능 규명 및 망막 스파이크의 이미지 복원 기술 확립
1. 빛 자극에 대한 신경절세포 반응 파형을 정량적으로 측정
- 동일한 빛자극에 대해 반응하는 망막신경절세포들의 응답 패턴에 따른 기능적 분류
- 빛자극의 세기(광도)에 따른 망막신경절세포 스파이크의 반응 곡선 도출
- 자극 spot 크기에 따른 망막신경절세포의 자극반응 관찰
2. 사물의 형태 인식을 반영하는 ON-, OFF-신경절세포의 역할 규명
- ON-pathway specific blocker를 처리한 후 이미지 처리에서의 OFF RGC의 역할 확인
3. 영상복원 (Image Reconstruction) 알고리듬 확립
- Spike-triggered average (STA) 방법을 이용한 자극이미지 복원기술 확립
3차년도 연구: 망막 이미지처리에서 측방억제 기전 규명
1. ON-pathway, OFF-pathway의 수직적인 신호처리 기전 규명
- ON-pathway specific blocker 처리 전 후, full-field illumination 자극에 대한 RGC 반응 비교
- ON-pathway specific blocker 처리 전 후, random-checker board 자극에 대한 RGC 반응 비교
2. 망막이미지처리에서 측방억제 기전 규명
- 아마크린세포 억제성 입력 차단 후, full-field illumination 자극에 대한 RGC 반응 관찰
- 아마크린세포 억제성 입력 차단 후, random-checker board 자극에 대한 RGC 반응 관찰

□ 연구개발결과의 중요성
- 시각인식이 대뇌 시각피질에서 일어난다고 간주되어왔던 기존의 통념과 달리, 망막신경망 수준에서의 시각인식 연구라는 독창적인 연구를 수행하였음
- 본 과제의 수행 과정에서, 다채널 전극을 이용한 망막 네트워크 분석을 통하여 망막 스파이크 신호가 나타내는 시, 공간적 형태를 기록, 분석하였음
- 측방억제입력이 망막이미지처리에 미치는 역할을 규명
- 망막신경망의 이미지처리 작동원리를 규명함으로써, 이를 영상 이미지처리 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 가. 연구개발의 필요성 ... 3
• 나. 연구개발의 최종목표 ... 3
• 다. 연구범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 1차년도 수행 연구결과 (2015. 11. 1 ~ 2016. 10. 31) ... 4
• 나. 2차년도 수행 연구결과 (2016. 11. 1. ~ 2017. 10. 31.) ... 5
• 다. 3차년도 수행 연구결과 (2017. 11. 1. ~ 2018. 10. 31.) ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 13