뇌의 기억 인출에 대한 유효 EEG 연결성 분석 = Analysis on Effective EEG Connectivity of Memory Retrieval in the Brain

국문 초록 (Abstract)

뇌의 활성화 반응을 바탕으로 인간의 기억 과정을 이해하고자 하는 연구는 뇌인지 및 신경 과학에서 핵심적인 연구 분야로 주목받고 있다. 지난 수십 년간 많은 연구를 통해 기억 인출에 따른 뇌의 역할이 규명되었지만, 최근에는 뇌 기능과 관련된 연구가 특정 역할을 담당하는 뇌 영역들을 구분하는 방법이 아닌 각 영역 간의 상호작용 및 기능적 연결성을 확인하는 방법으로 발전하고 있다. 특히 유효 연결성은 활성화 영역 간의 인과 관계를 설명할 수 있기 때문에 최근 뇌과학 연구에서 많은 관심을 가지고 있으며, 다양한 분석방법이 개발되고 있다. 본 논문에서는 기억인출 과제 수행 중 기록된 EEG 데이터로부터 기억 인출에 따른 뇌 영역 간 유효 연결성을 계산하는 방법을 소개하고, 해당 영역간의 네트워크 구조를 분석한 결과에 대해 논한다. 실험 결과, 기억인출시 전두 영역, 내측두 영역 일부, 두정 영역 일부 그리고 후두 영역 일부를 포함한 뇌 영역들이 긴밀하게 연결되는 네트워크 구조를 보이며, 상전두이랑(superior frontal gyrus) 영역의 경우 이들 영역 전체를 아울러 정보흐름이 나타나는, 허브 노드와 같은 역할을 하는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recent advances in cognitive neuroscience have focused on the role of inter-areal interactions between various specialized brain regions and functional connectivity in human cognition. Decades of neuroimaging and patient lesion studies demonstrated the correlation between the roles of specific brain structures in memory retrieval, however, neuronal mechanisms based on effective connectivity underlying the coordination of this anatomically distributed information processing have remain largely unknown. Here we investigate the information flow network of the human brain during memory retrieval. The experimental results reveal that the episodic memory retrieval involves increase of information flow and densely interconnected networks between the prefrontal cortex, the medial temporal lobe, and some subregions of the parietal and occipital cortex. In this network, interestingly, we found the SFG acted as a hub, globally interconnected across broad brain regions.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 연구 내용 및 방법
• 3. 실험 결과 및 고찰
• 4. 결론 및 향후 연구
• References

참고문헌 (Reference)

1 O. Sporns, "The human connectome: a complex network" 1224 : 109-125, 2011

2 B. Horwitz, "The elusive concept of brain connectivity" 19 : 466-470, 2003

3 H. J. Park, "Structural and Functional Brain Networks: From Connections to Cognition" AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE 342 (342): 1-8, 2013

4 K. J. Mitchell, "Source monitoring 15 years later: what have we learned from fMRI about the neural mechanisms of source memory?" 135 : 638-677, 2009

5 R. S. Blumenfeld, "Prefrontal cortex and long-term memory encoding: an integrative review of findings from neuropsychology and neuroimaging" 13 : 280-291, 2007

6 J. S. Simons, "Prefrontal and medial temporal lobe interactions in long-term memory" 4 : 637-648, 2003

7 J. B. Hutchinson, "Posterior parietal cortex and episodic retrieval: convergent and divergent effects of attention and memory" 16 : 343-356, 2009

8 H. Lütkepohl, "New Introduction to Multiple Time Series Analysis" Springer 2006

9 O. Sporns, "Networks of the Brain" MIT Press 2010

10 K. Friston, "Functional and effective connectivity in neuroimaging: A synthesis" 2 : 56-78, 1994

11 K. Jriston, "Functional and Effective Connectivity: A Review" 1 (1): 13-36, 2011

12 A. Delorme, "EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics" 134 : 9-21, 2004

13 A. Korzeniewska, "Determination of information flow direction among brain structures by a modified directed transfer function (dDTF) method" 125 : 195-207, 2003

14 E. Bullmore, "Complex brain networks: graph theoretical analysis of structural and functional systems" 10 : 186-198, 2009

15 T. Mullen, "An Electrophysiological Information Flow Toolbox for EEGLAB" Society for Neuroscience 2010