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뇌의 확산적 연결성(2) - 구조적 네트워크의 과학

뇌의 확산적 연결성: 구조적 네트워크의 과학 뇌는 신경세포(뉴런) 간의 물리적 연결을 바탕으로 정보를 전달하며, 확산적 연결성(Structural Connectivity, SC)은 이러한 연결 경로를 연구하는 핵심 개념입니다. 확산 자기공명 영상(dMRI)과 트랙토그래피 기술을 통해 뇌의 백질(white matter) 경로를 3D로 시각화하며, 뇌의 구조적 기반을 이해하는 데 필수적입니다. 1. 확산적 연결성의 정의 확산적 연결성은 뇌의 물리적 연결망을 의미하며, 주로 축삭(axon) 다발로 이루어진 백질 경로를 분석합니다. dMRI(Diffusion MRI): 물 분자의 확산 방향을 추적해 신경 섬유의 경로를 매핑. 트랙토그래피(Tractography): dMRI 데이터를 기반으로 신경 섬유의 3D 모델링 수행. 2. 주요 연구 방법 (1) 확산 텐서 영상(DTI) FA(Fractional Anisotropy): 신경 섬유의 밀도와 방향성 측정 (값이 높을수록 조직 건강성↑). MD(Mean Diffusivity): 확산의 전반적 정도 (손상된 조직에서 증가). (2) 고급 기법 DSI(Diffusion Spectrum Imaging): 복잡한 교차 섬유 추적에 강점. NODDI(Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging): 신경 돌기 구조의 미세한 변화 분석. 3. 주요 발견 (1) 대표적 백질 경로 종속다발(Corticospinal Tract): 운동 명령 전달. 궁상다발(Arcuate Fasciculus): 언어 처리 (브로카 영역-베르니케 영역 연결). 대뇌연결(Corpus Callosum): 좌우 뇌 반구 간 통신. (2) 질병과의 연관성 뇌졸중: 축삭 손상으로 연결성 저하 → 운동/언어 장애. 알츠하이머: 백질 퇴행으로 인한 기억 회로 손상. 정신질환(조현병, 자폐증): 전두엽-변연계 연결 이상. 4. 응용 분야 신경외과: 뇌종양 수술 전 연결성 보존 계획 수립. 재활의학: 손상된 연결성 회복을 위한 표적 치료. 인공지능: 뇌 영감을 받은 신경망 모델 설계. 5. 한계와 전망 해상도 한계: 현미경 수준의 정밀 분석은 불가능. 미래 기술: 초고해상도 dMRI와 AI 결합으로 개인별 뇌 지도 작성 가능성 ↑. #뇌과학 #확산적연결성 #dMRI #DTI #백질 #트랙토그래피 #신경망 #뇌졸중 #알츠하이머 #신경재활