Ch 19ElectrophysiologyEEG:cerebral cortex에서 electrical activity 측정Skull은 전기 잘 안통해서 왜곡 심함ECoG: 경막(DURA) 위에 센서 붙여서 측정, 전기장 측정 가능Implant LFP(extracellular recording): 뇌 조직에 탐침 삽입(전위차 측정)측정했을 때 raw 데이터를 고주파와 저주파로 나눔고주파: action potential 나타냄저주파: brain rhythm 나타냄Mash electronic 써서 주변 조직 안 다치게 함Reference electrode: 기준점 잡기 위해 꽂은 전극, activity 측정 위한 전극과 차이 측정EEG를 통해 측정할 수 있는 activities(중요!!!)-> EEG가 뭐냐 물어보면 이렇게 답하기신경세포들이 dendrite에서 신호받음-> 양이온이 dendrite통해 세포 안으로 들어감-> extracellular에서는 양이온이 순간적으로 줄어든다(electric sink,-)-> 양이온이 soma쪽으로 이동하면서 다시 나옴-> extracellular에서 양이온 농도 갑자기 높아짐(current source,+)-> 이런 전하의 흐름이 전압을 형성-> 전압이 시간에 따라 변하는 것을 EEG가 측정결론: dendrite쪽은 -, soma 쪽은 상대적 + 띠므로 전압 형성-> 이걸 EEG가 측정함MEG: neuron이 만든 전류에 의해 발생하는 작은 magnetic field를 detectLocalizing은 EEG보다 나음즉각적이진 않음뉴런이 만드는 전류에 의해 발생하는 자기장이 너무 약해서 highly sensitive magnetic detector 필요EEG rhythmsBrain state와 연관(잠과 깸)Hz가 클수록(frequency 높을수록) active한 상태임4Hz이하면 델타파, 딥슬립상태알파, 베타, 감마는 깬 상태F는 높고 amplitude 낮을 때: 꿈꾸거나 깨있을 때F는 낮고 amplitude 높을 때: 딥슬립,박테리아 세포벽에서 생성혈액 내 면역세포를 stimulatingCytokinesIL-1(glia, macrophage에서): non-REM sleep을 promotingMelatoninPineal body에 의해 hormone secret(오직 주변환경이 어두울 때만)잠을 initiate, maintain하는 것을 도움Sleep, wakefulness에서 gene expression modulationMajority of gene expression: 두 state에서 동일0.5% gene만 두 state에서 다른 level gene expressionGene expression에서 sleep-related change는 brain에 specific함잠은 뇌의 이익을 위해 뇌에서 generated되는 process이다Gene은 awake brain에서 highly expressedImmediate early gene(transcription factor)C-fos, zif268, Arc: 깨어있을 때 전사인자 활성이 높아 gene expression도 높아짐C.fos staining해보면 뇌에 무슨 일이 일어났는지 알 수 있음(매운거 먹을 때 장기 변화 등)Mitochondrial gene이들은 ATP를 생성하는데, 뇌가 ATP가장 많이 쓰므로 깨어있는 상태일 때 mt metabolic이 증가-> ATP합성 증가Cellular stress와 관련된 genesleep동안 더 높은 활성을 가지는 geneProtein synthesisSynaptic plasticityCircadian rhythm모든 land animal은 그들의 행동을 daily cycle에 적응한다(낮과 밤)Most physiological and biological processes: fluctuate with daily rhythmcircadian rhythm의 clock은 biological하다(astronomical 아님)brain clock: 완벽하지 않음, occasional reseerability and risk factor: 여성에서, 가족력 있거나 우울증 가지는 사람에게서 많이 나타남Anxiety disorders: panic disorder(공황장애)Panic attack: 갑자기 예고없이 intense terror를 느낌Symptoms: 빠른 심박수, sweating, trembling, chest pain 등Characterized: recurring, unprovoked panic attack, persistent worry죽을 것 같거나 미칠 것 같은 압도적 두려움2%인구가 가짐, 여성이 두 배 많음Adolescence(사춘기) 이후, 50세 이전에 많이 발병50%환자들은 major depression도 함께 동반Drug가 효과있는 편Anxiety disorder: agoraphobia(광장공포증)어떤 상황에 처하는 것을 두려워함: 그런 장소 피함Symptoms: actual/anticipated situation을 두려워함. 지하철, 버스, 줄서있기, 붐비는 장소 등대부분 다른 panic attack 겪은 후 생김여성에게서 두 배 많음, 전체의 5%에서 발견젊은 성인 나이일 때 발병Risk factor: 다른 panic disorder, 스트레스 경험, 긴장감 있는 기질, 유전Anxiety disorder: specific phobia작은 위험으로도 큰 공포 느끼고 화나기도 함Anxiety disorder: social anxiety disorderSocial situation에 일상생활에 문제가 될 정도의 공포 느낌Symptoms: 일상생활에 문제가 될 정도의 스트레스와 기능하기에 능력 손상받음2-7%에게 나타남, 이른 나이에Risk factor: 가족력, negative experience, 기질, 새로운 환경Anxiety disorder: generalized anxiety disorderTopic, event, activity 등에 대해 과도하게 걱정5%사람에게서 나타남, 다양한 나이에서가족력, negative etompspositive symptoms: show-up(없다가 생긴 것)delusions(망상)hallucinations(환각)disorganized speech(체계 없는 말하기)grossly disorganized or catatonic behavior(체계없는 행동)negative symptoms: 있던 게 없어짐expression of emotion 감소poverty of speechgoal-directed behavior 시작하기 어려움memory impairmentbiological bases of schizophrenia: genes and the environmentgenetic factor: 가족력schizophrenia에서 predisposing된 gene들은 synaptic transmission, plasticity, synaps growth에 중요한 역할을 함environmental factors(trigger)maternal stress(pregnancy 동안)infection, immune challenge, poor nutrition(영양실조), hypoxiaenvironmental stresssubstance use, 사회적 고립, family dysfunction, 실직genetic factor 가지는 사람 중 environmental factor로 trigger 일어나면 발생biological bases of schizophrenia: structural changeslateral ventricle 커짐(신경세포가 죽어서 공간 넓어졌기 때문)cortical gray matter 감소myelin sheaths(exon 감싸는 물질) 손상neuronal lamination(얇은 층이 이상해짐)biological bases of schizophrenia: dopamine hypothesis가설: DA receptor activation에 의해 schizophrenia triggered증거: mesocorticolimbic DA sion에 포함Information flow through the medial temporal lobeCortex: long-term memory 저장못함Long-term memory 저장 위해 hippocampus로 감Neural recordings from the human medial temporal lobe같은 사람의 다른 이미지 사진 보여주고 firing 측정Epilepsy patient에서 hippocampal neuron은 selectively 반응Temporal lobe amnesia: H.M caseEpilepsy 때문에 temporal lobe 제거장기기억 상실, epilepsy는 완화Memory functions of the hippocampal systemRadial arm maze먹이 있는 곳에 표시해둠몇 번 학습 후 쥐가 표시 보고 먹이 찾아갈 수 있음Morris water maze(learning capability)흰색 페인트 물에 풀어서 바닥 못 보게 한 풀장에 쥐 넣어둠사방에 다른 도형 표시해서 자신의 위치 알 수 있게 함Hidden platform에 도달하면 헤엄치지 않아도 물에 안 잠길 수 있음처음에는 돌아다니다가 학습 후 바로 도달 가능Place cells in the hippocampusPlace cell: 특정 자리에 갔을 때만 firing하는 cell새로운 공간에 들어갈때마다 place cell 새로 공간에 맞춰서 재편성Grid cell in the hippocampusGrid cell: 육각형 패턴 가짐Grid cell마다 육각형 패턴거리 다름Hippocampal function in cognition***Spatial information (space-> ex. Place cell)Temporal information(time)Multimodal associationsmachine과 multimodal sensory integration의 generalized associationMemory consolidationy
유니스트 기타입증자료해당자료를 선택한 이유, 본인활동(역할)에 대한 구체적인 설명, 활동을 통해 느낀점 등 자기펑가 서술최대 3건 단면 10장이내기타입증자료 설명서: 띄어쓰기 포함 1000자이내1. R&E이 활동은 저의 아이디어를 처음으로 실현하여 연구자의 꿈을 키우는 계기가 되었다는 데에서 큰 의미가 있습니다. 연구를 진행하며 여러 차례 돌발상황을 겪었습니다. 처음에는 알지네이트 비드를 사용해 중금속을 흡착하고, 비드 내 루미놀과 중금속이 반응해 발광한 정도를 시각적으로 알아보는 것이 목표였습니다. 중학교 때 알지네이트 비드를 만들었던 경험을 떠올려 실험을 진행하기도 하고, SEM 사용법을 알 수 없어 인터넷에서 영문 문서를 찾아 번역해가며 사용법을 익히기도 했습니다. 이렇게 알지네이트를 이용해 실험을 진행하였으나, 수중 중금속 이온과 비드 내의 루미놀이 반응하는 데에는 어려움이 있었습니다.이 점을 해결하고자 컨설팅을 할 때 저는 교수님의 말씀을 필기하고, 꼬리질문을 던져 연구 구체화를 도왔습니다. 컨설팅이 끝난 후 필기한 내용을 참고하여 여러 방안의 장단점을 정리해 보았습니다. 이를 바탕으로 팀원들과 토의한 결과 중금속 농도를 시각적으로 알아본다는 것에 초점을 맞추어 중금속 정량 키트 제작으로 연구방향을 바꾸었습니다. 연구방향이 바뀌는 과정과 이후 실험과정은 연구노트에 적어 시간이 지나고 연구할 때에도 헷갈리지 않을 수 있었습니다.수정된 주제로 연구를 진행할 때에는 루미놀 용액의 발광특성을 이용해 조도센서로 빛의 밝기를 측정하자는 아이디어를 제시하였습니다. 이어진 실험을 통해 니켈 이온을 선택적으로 정량할 수 있겠다고 판단하였고, 저는 키트제작 부분의 총괄을 맡아 회로와 프로그램을 구현하고 키트구성품을 고안하여 키트를 완성하였습니다.발표할 때에도 저의 기록하는 습관이 큰 도움이 되었습니다. 질의응답을 준비하기 위해 팀원 모두 하루에 10개씩 질문을 생각하였고, 서로 질문하고 답하는 시간을 가졌습니다. 저는 그 내용을 필기하며 부족한 답변이 있었던 부분을 표시했고, 대회가 임박했을 때에는 그 부분을 연습하며 효과적으로 준비할 수 있었습니다. 이 활동에서 시행착오도 많이 겪었지만 그 과정을 통해 연구자로서 크게 성장할 수 있었습니다.(990)2. 인천광역시 과학전람회본 연구를 통해 생명과학 분야 연구에 흥미를 느끼고 제가 좋아하는 분야의 연구를 구상해 볼 수 있었습니다. 또한 연구 중 팀원 사이에서 일어날 수 있는 문제점을 해결하며 의사소통과 협력의 중요성을 배우는 기회가 되었습니다.동물성 소화제의 문제점을 해결하기 위해 단백질 소화능이 있다고 판단되는 식충식물을 이용한 소화제 제작에 대해 연구하였습니다. SEM을 이용해 소화액이 분비되는 곳을 확인한 후 소화액을 채취하여 소화능을 확인했습니다. 정량적인 측정을 위해 흡광도 측정을 이용하자는 아이디어를 제시하였고, 이에 맞는 기기를 사용하여 효율을 높였습니다.저는 팀장을 맡아 친구들이 꺼리는 일을 하기도 했습니다. 친구들은 벌레를 무서워해서 식충식물에 물벼룩을 넣고 식충식물을 관리하는 것을 피했습니다. 그래서 식충식물을 옮겨 담는 것부터 물벼룩을 넣고 식물에 물을 주고 관리하는 일을 맡아 수행하였습니다. 쉬는시간에 미리 가야 한다는 점이 번거롭기도 했지만, 관심을 기울여 관리하다 보니 실험에 쓰일 식물을 직접 관리하는 일에 보람을 느꼈습니다. 나중에 실험이 끝난 후에도 잘 키워서 학교 내에 식충식물을 키우고 싶어하는 사람들에게 나누어 주었습니다. 그렇다고 친구들이 회피하는 일을 전부 떠맡았던 것은 아니었습니다. 저는 역할분담이 팀에서 가장 중요하다고 생각하여 각자의 성향과 적성에 맞게 역할분담을 할 것을 제안했고, 팀원들도 동의했습니다. 저는 아이디어와 행동력이 필요한 일을 좋아하고, 누군가 낸 아이디어를 더 나은 방향으로 고치는 것을 잘한다고 생각합니다. 그래서 주로 실험을 맡았고, 기자재를 담당했습니다. 다른 친구 두 명은 실험보다 보고서가 더 성향에 맞아서 주로 보고서를 맡았습니다. 세부적으로는 사진을 담당하는 친구와 표를 담당하는 친구도 있었습니다. 저도 보고서에 참여하고, 친구들도 실험에 참여했으나 주로 하는 역할을 정해 두니 불만도 적었고 효율적으로 연구를 진행할 수 있었습니다.(993)3. 생물올림피아드생물올림피아드에서는 통신교육을 통해 일주일에 한 번씩 생명과학 문제를 스스로 풀이해 볼 수 있었습니다. 이 과정에서 학교에서 배우지 않았던 처음 접하는 내용이 빈번하게 등장하여 논문과 인터넷, 전공서적을 참고하고 외국 논문을 번역하기도 하며 문제를 풀었습니다. 스스로 노력하여 문제를 풀다 보니 강의식 수업과는 달리 천천히 이해하며 넘어갈 수 있었습니다. 또한 통신교육 과제에서 접했던 내용이 학교 수업에서 나오면 오랫동안 고민하고 고생해서 찾은 기억이 있어 개념을 확실히 이해할 수 있었습니다.
이화여대 활동보고서: 화학생명분자과학부* 과학/수학 관련 분야에서 본인의 우수성을 가장 잘 드러내는 활동을 아래에 제시된 항목에 따라 기술하시기 바랍니다.* 수상 관련구분/수상분야/주최기관/대회명/수상명/개인,단체/수상일/증빙여부1-1/교외/화학/과학기술정보통신부/과학영재 창의연구 과제수행/단체/2021년 3월 19일/증빙서류1-2/교외/생명과학/인천광역시/인천광역시 과학전람회 우수상/단체/2021년 6월 10일/증빙서류1-3/교외/화학/서울경제신문//대상/단체/증빙서류1-4/2021--/증빙서류* 활동 관련구분/활동분야(50자이내)/활동기관/활동내용(200자이내)/활동기간/증빙여부2-1/교외/생명과학/한국생물올림피아드/ 원격통신교육을 통해 강의 수강 후 매주 문제를 풀어 업로드하고, 특강으로 계통수 분석에 대한 설명을 들었습니다. 국가대표 1차 후보자 선발고사에 합격한 후 꽃게해부를 하여 각 기관의 역할을 살펴보는 활동을 하였습니다. 저는 꽃게의 소화기관을 중점적으로 관찰하며 소화되는 경로를 유추해 보기도 했습니다. 겨울학교에서는 여러 생물 분야의 강의를 들었습니다./증빙서류2-2/ 교내/해조류와 자몽추출물을 이용한 유해물질 차단 마스크 제작에 관한 연구/인천진산과학고등학교/해조류의 흡착능을 이용하여 니코틴과 벤젠을 제거하고 자몽종자추출물을 이용해 항균능을 포함한 마스크 제작에 대해 연구했습니다. LB배지를 이용해 자몽종자추출물의 항균능을 검증했습니다. 또한 챔버에 향을 피우고 대조군과 해조류 추출물을 도포한 거즈를 거친 연기를 UV-vis를 이용해 분석하여 다시마가 가장 흡착능이 높다는 결론을 내렸습니다. ///학생부기재2-3/교외/루미놀을 이용한 수중 니켈 이온 검출 키트 제작에 관한 연구를 영어로 발표/ISEF/ 루미놀에 측정하고자 하는 용액을 떨어뜨리면 루미놀과 용액 속 니켈 이온이 반응하여 발광하는 정도를 조도센서가 측정하는 원리로 키트를 제작했습니다. 키트시연영상과 영어로 발표하는 영상을 촬영했습니다. 또한 포스터와 영어 논문을 작성하기도 했습니다. 최종적으로 온라인 플랫폼을 통해 영어로 발표와 질의응답을 했습니다..//증빙서류2-4/교내/조현병 환자에서의 환청을 주제로 소품을 이용한 발표 활동/진산과학고등학교/조현병 환자에게서 본인의 목소리를 인지하지 못해 환청을 듣는다는 내용을 설명했습니다. 본인의 목소리를 인지하기 위해 ‘수반 방출’과 목소리 신호가 일치해야 한다는 것을 표현하기 위해 모루를 이용해 목소리 신호와 수반 방출을 시각적으로 나타냈습니다. 뇌 모형을 만들고 감각계를 이어붙여 신호가 전달되는 과정을 설명하기도 했습니다. //생활기록부*과학/수학 분야를 포함하여 자신의 역량을 드러낼 수 있는 사항에 대해 1,2번 항목에 작성한 내용을 바탕으로 구체적으로 추가 기술하시기 바랍니다(띄어쓰기 포함 1000자)수돗물 적수사태 때 오염 정도를 알지 못해 불편했던 기억이 있어 개인 단위에서 수질을 측정할 수 있으면 좋겠다고 생각했습니다. 중금속이 여러 질병을 일으킨다는 것을 안 뒤 알지네이트 비드로 중금속 이온을 흡착하고, 비드 내 루미놀과 반응하여 발광하는 정도를 모니터링하기로 결심했습니다. 그러나 비드에 루미놀을 주입하면 비드가 터진다는 문제점이 있었습니다. 저는 그 원인이 기포 때문이라고 생각해 탄산 나트륨 수용액을 가열하여 기포를 제거하였으나 결과는 같았습니다. 우리 팀은 비드를 사용하는 것에 한계가 있다고 판단했고, 용액 형태의 루미놀로 중금속 정량 키트를 제작하는 것으로 연구방향을 변경하였습니다. 변인을 바꾸어 실험해 보는 과정에서 비드 제작은 실패했으나 루미놀 용액의 적절한 혼합비율을 찾을 수 있었습니다. 이 경험으로 실패는 다른 방법을 발견할 수 있는 기회라는 것을 알고 실패를 두려워하지 않게 되었습니다. 연구방향 변경 이후 저는 조도센서와 LED, 아두이노를 이용해 오염농도를 시각적으로 나타내자는 아이디어를 제시했고, 코딩과 회로구성을 인터넷에서 찾거나 정보동아리 친구들에게 도움을 받기도 하며 키트에 쓰일 프로그램을 완성할 수 있었습니다.