뇌질환 연구를 위한 브레인 네트워크 분석 기술 연구

Abstract

본 연구과제의 목적은 브레인 네트워크 분석 및 시뮬레이션 기반 뇌질환 치료 전략 수립을 목표로 함. 이를 위해, 본 연구과제는 당해 연도에 다음과 같이 수행되었음.

○ 산재되어 있는 정상인의 뇌 영상 데이터 수집 - 현존하는 정상인의 뇌 영상 데이터베이스를 전수 조사하여 목록화 실시 - 데이터베이스에서 제공하는 뇌 영상 데이터의 특성을 파악해 알맞은 분석전략 수립

○ 수집된 뇌 영상 데이터로부터 물리적 브레인 네트워크를 추출하는 기술 확보 - 수집된 뇌 영상 데이터 (확산 뇌 영상, 구조 뇌 영상) 로부터 물리적 브레인 네트워크를 추출해낼 수 있는 데이터 처리 파이프라인 구축 - 뇌 영상 데이터로부터 물리적 브레인 네트워크를 구축하는 기술을 바탕으로, 정상인 다수의 뇌 영상 데이터를 종합해 ‘평균적인’ 정상인의 물리적 브레인 네트워크 구축

○ 대규모 시뮬레이션을 통한 물리적 브레인 네트워크의 구조적/동역학적 특성 분석 - 그래프 이론의 개념들을 도입하여 물리적 브레인 네트워크의 구조적 특성 분석 - 수학적 모델링 기법들을 도입하여 물리적 브레인 네트워크의 동역학적 특성 분석

○ 분석한 구조적/동역학적 특성을 기반으로 뇌질환의 발생원인, 진단, 예측, 치료 전략을 제시해주는 뇌질환 정밀치료의 가능성 제시 - 구조적/동역학적으로 중요한 역할을 갖는 뇌의 영역 또는 영역 간 연결부위 규명 - 뇌졸중과 같은 뇌질환을 가상적으로 모델링하여, 네트워크의 변화양상을 관찰 - 연구결과를 바탕으로 수행이 가능한 후속 연구와, 뇌질환 정밀치료의 가능성 제시

(출처 : 보고서 초록 5p)

Ⅳ. Results of the research projects

○ Collection of brain image data of normal healthy individuals ○ Construction of brain network (connectome) extraction pipeline ○ Development of brain network simulation technology ○ Identification of structural and dynamic characteristics of brain networks

(출처 : Summary 10p)