초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 뇌질환의 정확한 기전과 치료 기전을 연구하기 위해 fNIRS를 이용하여 기능적/인과적 연결성을 결합한 매크로 수준의 새로운 뇌 연결성 분석 기술 개발을 목표로 함. 이를 위해 1) 정상인 및 뇌질환 환자의 대뇌피질 혈류 변화를 측정하고, 2) 대뇌피질 네트워크 분석을 하였으며, 3) 머신러닝 기반 뇌질환 환자 분류 알고리즘으로 연결성 차이에 따른 진단 연구를 수행하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 다양한 자극에 대한 정상인 및 뇌질환 환자의 fNIRS 기반 뇌영상 바이오마커 연구<

□ 연구개요
본 연구는 뇌질환의 정확한 기전과 치료 기전을 연구하기 위해 fNIRS를 이용하여 기능적/인과적 연결성을 결합한 매크로 수준의 새로운 뇌 연결성 분석 기술 개발을 목표로 함. 이를 위해 1) 정상인 및 뇌질환 환자의 대뇌피질 혈류 변화를 측정하고, 2) 대뇌피질 네트워크 분석을 하였으며, 3) 머신러닝 기반 뇌질환 환자 분류 알고리즘으로 연결성 차이에 따른 진단 연구를 수행하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 다양한 자극에 대한 정상인 및 뇌질환 환자의 fNIRS 기반 뇌영상 바이오마커 연구
⦁ 인과적 뇌 연결성 분석을 위한 실험 프로토콜 설계
⦁ 청각 및 운동자극에 대한 뇌질환 (파킨슨병, 뇌졸중) 및 정상인 뇌 혈류 신호 획득
⦁ 매크로 수준의 뇌 기능 연결성 분석을 위한 fNIRS 신호 특징 및 노이즈 제거 기술 개발

2. 대뇌피질 혈류역학 특성을 고려한 기능적 뇌 연결성 분석 기법 개발
⦁ 몬테카를로 시뮬레이션 기반 혈류역학 모델 분석
⦁ 기능적 연결성 기반 대뇌피질 영역 간 상관성 분석: 뇌질환 환자 데이터를 이용하여 치료 전후에 fNIRS 신호를 측정하여 뇌혈류 변화 및 네트워크 변화 관찰
⦁ fNIRS 데이터 활용 머신러닝 기반 뇌질환 환자 진단 기술 개발

3. 뇌혈류 역학 정보 측정을 위한 fNIRS 시스템 개발
⦁ 소동물용 fNIRS 시스템 프로토타입 설계 및 제작
⦁ 소동물 대상 시각자극 및 감각자극에 대한 뇌 혈류 변화 실험

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 제안과제의 결과물인 기능적/인과적 복합 뇌연결성 분석 기술과 뇌질환 특화 뇌신경망 모델을 실제 의료 분야에서 적용할 수 있는 기술적, 임상적 토대를 확보 한다면, 향후 관련 분야에의 파급 효과가 매우 클 것으로 예상됨.
본 제안과제를 통해 획득된 기술적 성과물들은 향후 뇌 손상 환자의 의식수준 추정, 다양한 수술 후 재활 치료 분야, 뇌 연결성 및 네트워크 기반 바이오 마커 개발 등의 다양한 분야에 대한 원천 기술로 활용 가능할 것으로 기대됨.
제안한 분석 기술 및 뇌신경망 모델이 뇌질환 진단 및 치료에 유의미한 임상적 효과를 인정받는다면, 바이오피드백, 뉴로피드백 기술과 접목하여 새로운 분야를 개척하여 관련 시장을 선점할 수 있을 것으로 사료됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2-1. 연구 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 (연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 32