[21.07.30] Journal club Networks of Brain / transister & diod / Network flow

1. transister & diod 

diod - n, p형 반도체를 접합한것. 전류를 한쪽으로만 흐르게 도움. 

transister - diod 에 n형을 더 덧붙임. 증폭시키는데 한몫함. 이때, 전자농도가 높은 n형반도체를 이미터 라고 하고, 전자농도가 낮은 n형반도체를 컬렉터라고 한다. 

MOSFET : transister의 일종 

+극을 저 n 사이에 연결하면, 전자가 쌓여 n을 연결하는 세미 n 형이 생기게 됨. 그리고 이부위를 채널이라고 함 

2. Network flow

어떻게 하면 효율적이게 수송? 어떻게 하면 효율적이게 공급? -> 어떻게 하면 이 범죄자를 잡아? & TA Office hour 배정? 

에 대한 답을 줄 수 있는 알고리즘 . 

이때, max flow 를 계산하는 방법으로, 반대편의 undo edge 를 그릴 수도 있는데, 

이는 수정해야 하는 양을 계산하는 것이다. 

circle = node, arrow = edge, sourse to sink path! 

여기서, 가장 적은양을 끊어서 sink에 도달하지 못하게 해보자. 그 값의 합은 최대 수송량과 같을 것이다. min cut = max flow

위와 같은 간단한 그래프를 현실문제에 치환해 해결할 수 있다. 

신기한 것 !! : 도둑잡을때, 나갈 수 있는 구멍들을 모두 임의의 한개 sink에 연결한다. 

 

3. Networks of brain 

Brain network는 같은 일을 하는 부위들을 통칭하는 말이라 보시면 됩니다.

뇌라는 회사에서 시각정보를 받아들이고 반응하는 부위를 Visual network of brain network 라고 보시면 됩니다.

해당 과정 (뭘 본다던가… 움직인다던가.. )을 거칠때 fMRI의 BOLD 신호를 확인하거나, 뇌파라는 EEG 신호를 확인하던가.. 이런 통계적 분석을 통해 기능적으로 연결된 뇌 영역들을 말합니다.

현재는 국한되어 있지 않더라도 사람에 따라, 상황에 따라 네트워크를 구성하는 region들이 달라짐을 알아내기도 했습니다.

그러나 결국 대다수의 인지과정은 network 를 통해 진행되기에, 유명한 6가지의 네트워크를 알아보도록 하겠습니다.

뇌 가운데의 central fissure 를 경계로, 앞쪽뇌를 frontal, 뒤쪽뇌를 posterior 라고 부릅니다. 이때 이 경계선에서 마주보는 두 영역인 motor cortex 와 sensory cortex 가 somatomotor network를 구성하는 부위입니다. Sensor 를 느끼고, motor 즉 움직임을 표현하는데 필요한 부위입니다.

Salience network는 현저성 네트워크 입니다.

이 네트워크에서는 두가지 일을 하는데요, 첫번째는 감각과 느낌을 통합하기, 두번째는 그런 외부 자극이 과연 반응할 만한 가치가 있는지 판단하고 태그를 붙이는 일입니다. 그리고 그 태그에 해당하는 것을 만나게 되면 자동적으로 현저하게 큰 주의집중을 하게 만듭니다. 밤하늘에 별똥별이 떨어지면 그 별똥별 쪽으로 자동적으로 내 시선이 가겠죠? 이때 이 별똥별을 stimulus 라고 말하고 이 쪽으로 주의가 집중됨을 stimulus driven attention 이라 부릅니다. 그리고 이것은 salience network 의 상호작용으로 발생합니다.

Limbic network는 limbic system 이라고도 불립니다. (다른 부위도 network ~ system 오가면서 부르나봐요) 이 부위에서는 fight or flight, caring of young generation, 과 같은 종족번영과 생존과 관련된 반응을 조절하는 부위입니다.

이 부위는 겉쪽에 위치하는 cerebral cortex 이 아니라, 그 안쪽의, 핵과 관련된 위치에 존재합니다. 저번에 말씀드린 VS 가 존재하는 basal ganglia와, 장기기억을 저장하는 해마, 두려움을 조절하는 amygdala 가 포함됩니다. 그리고 fight or flight 사고엔 주로 hypothalamus 가 사용됩니다.  Hypothalamus는 부신껍질에 신호를 보내고, 부신 껍질에선 아드레날린이 분비되는 것이죠.

DMN을 먼저 설명하겠습니다.

이 곳은 prefrontal cortex, 바깥쪽 temporal lobe, 뇌의 뒤쪽에 해당하는 parietal lobe 를 포함하는 곳입니다. 

DMN은 인간이 동물이나 다른 영장류와 비교되는 특성을 만들어내는 곳인데요, 바로 추상적인 생각을 하는 곳입니다. 정신상태속에서 문제를 고민하고 해결하는, 믿음을 만들어내는 곳이고, 다른 사람과 나를 다르게 정의하는데 필요한 곳이며 상상과 꿈을 제어하는 곳입니다.

이곳은 아무것도 안하는 상태에서도 활성화가 이미 되어있기에 디폴트라는 이름이 붙었습니다.

이곳이 망가지게 될 경우 정신분열증이 나는데, 외부정보를 무시하고 내부정보로만 판단하게 되기 때문이라고 합니다

Internally directed cognitive process 를 하는곳이 DMN이라면, 반대로 external 요소에 주의를 집중할땐 DAN 이라는 네트워크가 활성화 됩니다. 앞서 설명한 SN 과 같이 상호보완적으로 외부정보를 받아들이는 곳입니다. 특히 외부세계와 나의 공간적 거리를 판단하는데 중요한 부위입니다.

DAN 이 활성화 될땐 외부정보를 받아들여 처리하는 중이고, DMN 이 활성화 될땐 내부정보로 일을 처리하는 중이라 생각하면 되겠습니다.,

Prefrontal cortex , 더 넓게는 시각을 담당하는 측두엽, 본능을 주관하는 시상과 미상핵이 포함된 부위입니다.

지속적인 주의력과 복잡한 문제를 해결하기 위해 필요한 주의집중을 주관하는 부위입니다.

이런 특성 때문에 Executive control, cognitive control, goal directed thinking 이라는 단어와 함께 자주 쓰입니다.

목표가 존재하고, 인지적이고 까다로운 문제를 고민할때 signal이 잡히는 부위입니다. 이곳이 아프게 된다면 우울증, 치매, 정신분열증에 걸리게 된다네요!

그리고 이곳은 내부적인 문제, 예를들어 나의 미래와 같이 내부적인 고민을 할때는 DAN (Dorsal attention Network)와 같이 signal을 띄고, 외부 환경에서 벌어지는 문제를 고민할땐 DMN(Default mode network)와 함께 signal을 띈다고 합니다.