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수면부족이 뇌의 기억능력을 심각하게 저하시킨다.
- 유승식(兪勝植) KAIST 바이오시스템학과 겸직교수 겸 하바드의대 교수, MRI를 통한 관련 실험결과 논문이 네이처 뉴로사이언스 온라인판에 게재
- 성장기 아동의 무리한 과외 스케줄에 의한 수면 부족은 생물학적인 학습능력 저하 낳을 수 있어 사람이 잠을 잘 못 자고 나거나, 밤을 샌 다음날에 일어난 일은 왜 잘 기억이 나지 않을까? MRI를 통한 실험결과, 수면부족이 뇌의 기억능력을 심각하게 떨어뜨린다는 내용의 논문이 美 유명잡지에 게재됐다.
KAIST(총장 서남표)는 KAIST 바이오시스템학과 겸직교수이자 美 하바드 의대 교수인 유승식(兪勝植, 37) 교수의 관련 논문이 네이처(Nature) 자매지인 네이처 뉴로사이언스(Neuroscience)의 2월12일자 온라인판에 게재되었다고 밝혔다.
兪 교수는 “수면부족 상태에서의 인간 기억능력 저하(A deficit in the ability to form new human memories without sleep)“라는 제목의 발표논문에서 기능 MRI(fMRI, Functional MRI)를 통한 연구결과,"잠을 잘 못 자고 나거나, 밤을 샌 다음날에 일어난 일은 왜 잘 기억이 나지 않을까?"라는 단순하면서도, 충분히 이해가 갈 만한 현상에 대하여, 부족한 수면은 새로운 기억의 생성/유지에 필요한 뇌의 마(Hippocampus)의 기능을 일시적으로 저하시킨다는 현상을 발견했다. 수면이 기억과 학습에 있어 필요한 기억강화(Consolidation)에 중요한 역할을 한다는 사실은 알려져 있었지만, 지금까지 새로운 정보(일화적 기억: Episodic Memory)를 습득함에 있어서의 수면의 역할에 대한 연구는 없었다.
兪 교수팀은 18세에서 30세사이의 건강한 피험자 28명을 14명씩 2개의 집단으로 나눈 후, 한 집단은 35시간 이상 수면을 취하지 못하게 하고 여러 개의 영상(사진)을 보여주며, 뇌기능을 fMRI를 통하여 관찰했다.
또 다른 대조 집단은 평상시대로 7시간에서 9시간의 충분한 수면을 취하게 한 후, fMRI실험에 참가시켰다. 이틀 후 이들은 다른 사진이 섞인 영상에서 자신이 보았던 사진을 구별할 수 있는 지를 검사했는데, 수면이 부족한 피험자들은 수면부족 상태에서 본 사진을 잘 기억하지 못했다. 정상 수면자에 비해 기억능력이 19%나 떨어지는 것으로 나타났다. 기억 습득 당시에 실시된 fMRI 결과는 수면부족이 해마의 기능을 일시적
으로 저하시킴을 보여줬다. 아울러 뇌의 시상(Thalamus)과 뇌줄기(brain stem, 뇌간)가 저하된 해마의 기능을 보조하는 현상도 목격됐다.
연구결과는 35시간 동안이라는 일시적 수면부족과 기억의 상관관계를 도출했지만, 장기간에 축적된 수면부족도, 인간의 기억(memory),그리고 전반적인 학습 (Learning)에 영향을 줄 수 있다는 가능성을 보여 주고 있다. 인간은 사회적 환경에 의해 수면을 줄일 수 밖에 없는 형편에 처해 있으므로, 연구결과가 내포하고 있는 잠재적 의미는 되새겨 볼만하다. 예로써, 성장기에 있는 아동들의 무리한 과외 스케줄에 의한 수면 부족은 바로 생물학적인 학습능력 저하를 낳을 수 있다는 것이다. 또한, 고령화 사회에서 수면장애에 기인하는 기억능력 감퇴 문제의 해결을 위해서도 수면에 관한 과학적이고 체계적인 연구와 능동적 대책을 필요하게 한다.
兪 교수는 “지난 2003년, KAIST 바이오시스템학과와 KAIST 뇌과학연구 센터의 협력하에 공동실험에 참가한 바 있다“며, ”KAIST가 보유하고 있는 MRI 환경하의 뇌파실험(EEG)가동 기술은 진보된 수면연구에 절대적으로 필요한 기술이다. 국제적 공동연구 환경 조성과 연구기금의 확보가 KAIST의 관련 연구역량을 널리 알릴 수 있는 초석이 될 것이다“라고 밝혔다.
뇌과학분야 연구는 그 중요성에도 불구하고 지금껏 한국에서는 관련 논문을 접하기가 쉽지 않았다. KAIST 겸직교수로 있는 兪 교수의 이번 네이처 자매지 논문발표는 KAIST가 국내 뇌과학 연구분야에서 중요한 역할을 하게 되는 계기가 될 것으로 보인다. 兪 교수는 매년 여름학기에는 KAIST에 머물면서 강의를 하고 있으며, 학생들과 같이 연구업무를 수행하고 있다. 현재 KAIST 바이오시스템학과 박사과정 학생의 지도교수도 맡고 있다.
용어설명
1) 해마 : 뇌의 밑부분에 위치하며, 인간의 기억과 학습에 있어 외부자극을 기억과 관련된 정보로 바꿔주고, 다른 중요한 뇌부분(뇌전엽)에 연결해 주는 중요한 역할을 한다.
2) 일화적 기억(Episodic Memory) : 개인의 경험과 밀착된 기억, 누구를 보았다든지, 무슨 소리를 들었다는 등의 기억. 의미기억(Semantic memory, 대상의 관계나 단어의 의미기억)과는 구별되지만, 해마는 일반적으로 모든 장기적 기억에 관련된다.
3) 시상(THAlamus) : 뇌 회로연결에서의 스위치보드로서, 뇌의 전반적 회로 연결체계를 통제한다.
4) 뇌 줄기(Brain stem): 말그대로 척추와 뇌를 연결하여주며, 소뇌(cerebellum)와 연결되어 인간의 기본적이고 원초적인 기능을 수행하게 도와준다.
2007.03.01
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정성일 연구원, 후즈후 2년 연속 등재
KAIST 인공위성센터 정성일(鄭盛日, 38) 선임연구원이 국제인명사전인 美 마르퀴스 후즈후(Marquis Who"s Who)의 후즈후 인 더 아메리카(who"s who in the America) 2006년, 2007년 판에 연속 등재됐다. 동시에 세계 유망 지도자(Who’s Who of Emerging Leaders) 초판(1st Edition)에도 이름을 올렸다.
美 텍사스 에이앤엠(A&M)대학에서 전기유체역학(EHD, Electrohydrodynamics) 분야를 전공한 鄭 박사는 NASA 고다드 우주비행센터 (Goddard Space Flight Center) 에서 우주 비행체 관련 열제어 분야 연구를 수행하고, 올 9월부터 KAIST 인공위성센터 선임연구원으로 재직중이다.
2004년 美 전기전자공학자협회(IEEE) 혁신창의논문상(Innovation and Creativity Prize Paper Award)을 수상했다.
2006.11.15
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처칠 교수, 국제인명사전 등재
화학과 처칠(David G. Churchill, 34) 교수가 국제인명사전인 美 마르퀴스 후즈후(Marquis Who"s Who)의 후즈후 인 더월드(who"s who in the world) 2007년 판에 등재됐다.
美 콜롬비아 대학에서 유기금속화학 및 배위화학을 전공한 처칠 교수는 지난 2004년 7월 외국인교수로 KAIST 화학과에 부임했다.
처칠 교수는 미국화학회와 한국화학회 정회원으로 56편의 논문을 발표하는 등 우수한 연구실적을 인정받고 있으며, 최근에는 각종 신경계 독성물질을 금속과 결합시켜 이를 감지, 해독해 내는 연구를 수행 중에 있다.
2006.11.07
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곽소나양, 국제 로봇디자인‘최고상’수상
KAIST 산업디자인학과 박사과정에 재학중인 곽소나(28)양이 국제 로봇디자인 콘테스트에서 대상을 차지했다.
곽 양은 영국 허트포셔대학(University of Hertfordshire)에서 지난 6일(수)부터 3일간 개최된 ‘로-맨 2006 (Ro-Man 2006 / The 15th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication)’ 학술대회 ‘학생 로봇디자인 콘테스트’에 감성로봇 ‘해미(Hamie)’를 출품, 대회 최고상(First Prize)의 영예를 안았다.
최고상을 받은 ‘해미’(Hamie)는 인간 상호간 감성 커뮤니케이션에 중점을 두고 제안되었다. ‘해미’ 디자인 컨셉은 단순 의사전달 기능을 넘어 시각, 청각, 촉각을 이용한 ‘친밀감’까지 전할 수 있는 휴대용 감성 로봇이다. 이 로봇 디자인은 인간과 로봇, 로봇과 로봇간 상호작용 뿐 아니라 인간과 인간의 감성적 상호작용이 가능해 이 대회의 주제에 가장 잘 부합된다는 평을 받았다. ‘해미"는 실제 구현된 것은 아니며 ’로봇 컨셉과 디자인‘으로 제안된 것이다.
‘로-맨’ 학술대회는 로봇과 인간간 상호작용에 관한 연구 분야에서 국제적으로 저명한 학술대회다. ‘학생 로봇디자인 콘테스트’는 미래형 로봇의 디자인 및 구조에 대한 독창적이고 예술적인 아이디어 발굴을 위한 대회로 세계 각국의 작품이 출품된다.
곽 양은 지도교수인 김명석 교수연구실(PES Design Lab.)에서 ▲청소로봇(ottoro) ▲시각장애자용 안내로봇 ▲실버세대를 위한 로봇 ▲교사지원 로봇 ▲오피스 로봇 ▲유비쿼터스 로봇 등 다양한 차세대 서비스 로봇 컨텐츠 및 디자인을 개발중이다.
곽 양은 “로봇 디자인을 해오면서 로봇 공학에서 디자이너의 역할에 대해서 고민하고 좌절하기도 했다”며 “세계 저명 로봇 공학 연구자들이 모인 학회에서 내가 디자인한 로봇이 인정을 받았다는 것이 무엇보다 자랑스럽고 자신감을 얻었다.”고 말했다.
2006.09.26
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KAIST ‘시스템 및 소프트웨어 공학 분야’ 세계 최고
KAIST JSS 평가 최다 논문 제출 기관으로 선정
‘시스템 및 소프트웨어 공학 분야’에서 급부상하고 있는 KAIST가 지난 3월 발간된 COMMUNICATIONS of the ACM 저널(Vol. 49, No.3)에 최고 교육연구기관 1위로 소개되었다.
이 기사는 “Is the Crouching Tiger a Threat"라는 제목으로 IT 분야에서 아시아 지역 대학의 놀라운 발전을 “웅크리고 있는 호랑이”로 비유하면서, 지난 2005년 10월 시스템 및 소프트웨어誌(Journal of Systems and Software / JSS)가 발표한 2000년 - 2004년 시스템 및 소프트웨어 공학 분야 학자(Scholar)와 교육연구기관(Institution)의 연구 실적 조사 결과를 일부 소개했다.
KAIST는 JSS 평가에서 시스템 및 소프트웨어 공학 분야 유명 저널에 최다 논문 게재 대학 1위로 선정되었으며, 학자 부문에서도 KAIST 전자전산학과(BK21 정보기술사업단) 김명호 교수가 최고 학자(Top Scholar) 7위에 선정되었다. 특히 최고기관(TOP Institution)의 평가에서 KAIST가 1위(number one)을 차지한 반면, 전산학분야의 대표적 주자라 할 수 있는 카네기 멜런 대학은 3위에 그쳤다.
한편, JSS의 3년 전 조사에서 TOP 10 institutions의 대부분을 미국대학이 차지했으나 이번 조사에서는 KAIST 이외에도 아시아 소재 대학이 각각 2위(대만 국립 차아 퉁 대학), 4위(서울대학교)를 차지하여, 아시아 국가들의 활발한 연구 활동을 엿볼 수 있다.
(미)컴퓨터협회 (Association for Computing Machinery / ACM)는 전산학분야의 가장 오래되고 규모가 큰 학술단체다. CACM(Communications of the ACM)은 ACM 회원이면 누구나 받아보는 전산학 분야에서 세부 전공 분야에 관계없이 가장 널리 보급되는 정기간행물이라 할 수 있다.
2006.03.31
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생명화학공학과 양승만 교수팀 연구결과, 네이처誌 하이라이트로 소개
물방울 이용 나노트렌지스트 만든다”
생명화학공학과 양승만(梁承萬, 55) 교수팀에서 수행한 연구결과가 2월 2일자 네이처誌 하이라이트로 소개됐다.
네이처誌는 “News and Views”란에 네이처誌에 게재된 논문 가운데 2-3편과 그 밖에 국제적으로 저명한 학술지에 게재된 논문들 가운데 학술적 가치와 기술 혁신성이 높은 것들을 매주 1-2편 선정하여 논문 내용을 논평과 함께 특필하고 있다.
이번 네이처誌에 소개된 연구는 양승만 교수팀에서 “액적내부에서 혼성콜로이드입자의 자기조립(Self-organization of Bidisperse Colloids in Water Droplets)" 이라는 제목으로 화학분야 가장 권위 있는 학술지의 하나인 미국 화학회지 (Journal of the American Chemical Society: JACS)에 최근 게재됐다. 이 논문은 양승만 교수팀 조영상씨의 박사 학위 논문 일부로 수행된 것이다.
이 연구의 핵심 아이디어는 나노미터 수준의 작은 입자와 마이크로미터 크기의 큰 입자를 지름이 약 50마이크로미터 정도(머리카락 굵기의 약 절반 정도)의 물방울 속에 정해진 수만큼 가두고 물을 서서히 증발 시키면 입자들이 스스로 규칙적인 구조로 조립된다는 것이다. 즉 큰 입자와 작은 입자들이 자기조립을 하면서 작은 입자가 큰 입자 사이에 규칙적으로 쌓이게 된다. 네이처誌는 이 연구의 독창성과 발전가능성을 상세히 해설하고 있다.
네이처誌는 이 연구가 특별히 조명 받아야 하는 이유를 크게 두가지로 나누어 다음과 같이 설명하고 있다.
첫째, 이러한 자기조립 소재는 고밀도 정보처리를 위한 나노트랜지스터로 쓰일 수 있다는 점이다. 이는 반도체 나노입자와 절연체 마이크로입자로 구성된 자기조립 소재가 트랜지스터의 기능을 보유하기 때문이다.
둘째, 벽돌로 건축물을 쌓듯이 큰 입자로 구성된 자기조립 소재를 나노 벽돌로 이용, 3차원 구조물을 조립하면 소위 다이아몬드 격자구조의 광자결정(photonic crystal)을 만들 수 있다는 것이다. 이러한 다이아몬드 격자구조를 갖는 광자결정은 완전히 열려 있는 광밴드갭(photonic bandgap)을 보유하고 있다. 즉, 이 구조의 광자결정은 특정한 파장 영역대의 빛만을 입사각에 관계없이 완전히 반사시키는 기능을 보유하게 된다.
이 광자결정은 광자(빛)가 정보를 처리하는 미래에 오늘날의 반도체와 같은 역할을 할 것이므로 ‘빛의 반도체’라 불린다. 광자결정의 특수한 기능으로 인하여 나노레이저, 다중파장의 광정보를 처리할 수 있는 수퍼프리즘(superprism), 광도파로(waveguide) 등 차세대 광통신 소자와 현재의 컴퓨터 속도를 획기적으로 높일 수 있는 수십 테라급 초고속 정보처리능력을 갖춘 광자컴퓨터의 개발에 필요한 소재로 주목 받고 있으며 사이언스誌에서는 21세 가장 주목받는 핵심 기술 10개 중에 하나로 선정한 바 있다.
이밖에도 마이크로 입자의 표면을 형광체와 DNA로 도핑하면 개개의 입자들이 각각 다른 정보를 전달하는 나노 리포터(nano-reporter)로 작용할 수 있고, 이들을 조합라이브러리(combinatorial library) 형태를 구현하면 발현된 정보를 한꺼번에 생물학적 또는 광학적으로 인코딩하여 방대한 바이오정보를 신속하게 처리할 수 있다.
<복합 콜로이드를 이용하여 제조한 혼성 콜로이드분자>
2006.02.03
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노벨물리학상 심사위원 초청특강 개최
우리학교는 노벨물리학상 심사위원장을 지낸 나노분야의 석학 맷 존슨 교수를 초청, 알프레드 노벨, 노벨상과 선정절차(On Alfred Nobel, his Prize and the Selection Process)를 주제로 특강을 개최한다.
29일(화) 오후 4시 30분부터 1시간동안, 교내 창의학습관 1층 터만홀에서 개최될 이번 강의에서 맷 존슨 교수는 노벨이 다이나마이트를 발명했던 1866년부터 현재에 이르기까지 노벨상의 전 과정을 소개한 후, 오늘날 노벨상 수상자 선정과정이 어떤 방식으로 이루어지는가를 노벨물리학상 기준으로 설명하게 된다.
1947년 스웨덴의 할름스타드(Halmstad)에서 태어난 맷 존슨(Mats Jonson) 교수는 고텐부르그(Gothenburg)의 찰머스 공대(Chalmers University of Technology)를 다녔으며, 1978년에 이론물리학 박사학위를 받았다. 1993년부터 2004년까지 모교 교수로 지내다 올해부터 고텐부르그 대학의 교수로 재직중이다.
1996년부터 현재까지 스웨덴 한림원 정회원이며 노벨물리학상 심사위원을 맡고있다. 2001년부터 2003년까지 3년간 노벨물리학상 심사위원장을 역임한 바 있다.
다음은 강연 요약본과 맷 존슨 교수 약력
The Nobel Prize in Physics - On Alfred Nobel, his Prize and the Selection Process
Mats Jonson /
Department of Physics, Gothenburg University, Sweden / Royal Swedish Academy of Sciences
Alfred Nobel invented dynamite in 1866 and later built up companies and laboratories in more than 20 countries all over the world. On November 27, 1895, he signed his last will and testament in Paris. Among its four closely-written pages, less than one referred to the donation which was destined to link his name with the supreme achievements of the modern world in science and literature, and the causes for peace. Nobels decision to donate most of his enormous fortune to prizes for outstanding achievements in these areas was at first not very popular, neither among parts of his family nor the Swedish establishment or the institutions who ? without having been consulted ? he had chosen to select the recipients of the Nobel Prizes. The story of how Nobels intentions as expressed in his will was forged into workable statutes for the Nobel Foundations and the Prize awarding institutions ? the Royal Swedish Academy of Sciences (physics, chemistry), The Karolinska Institute (medicin or physiology), The Swedish Academy (literature), and the Norwegian Parliament (peace) reads like a thriller. In this lecture I will try to relate parts of this story as well as - with an emphasis on the Prize for Physics - give an overview over how Nobel Laureates are chosen today.
Professor Mats Jonson
Ph.D. in Theoretical Physics at Chalmers University of Technology (Gothenburg, Sweden,78)
Postdoctoral work at Indiana University (Bloomington, IN, USA, 1978-80)
Professor at Chalmers University of Technology at Gothenburg, Sweden (1993-2004)
Professor at Gothenburg University, Sweden (2005-present)
Member of the Royal Swedish Academy of Sciences since 1996
Member of the Nobel Committee for Physics (1996-present)
Professor Mats Jonson was born in 1947 in Halmstad, Sweden. He graduated from Chalmers University of Technology in Gothenburg, Sweden, with a degree in Engineering Physics in 1971 and received his Ph. D. in theoretical physics from the same university in 1978 for research on correlation effects in inhomogeneous electron systems. After two years of postdoctoral research mainly on electronic transport properties of strongly random metal alloys at Indiana University he started his academic career in Gothenburg. He was appointed docent in theoretical physics at Gothenburg University in 1984 and professor of condensed matter physics, first at Chalmers University of Technology in 1993 and then at Gothenburg University in 2005. In the course of his research he has worked on quantum transport in low-dimensional semiconductor structures, Coulomb blockade phenomena in single-electron tunnelling structures, mesoscopic superconductivity and most recently on nanoelectromechanical systems. He was chairman of the joint Department of Applied Physics at Chalmers/Gothenburg University from 1992 to 1997 and Dean of the School of Physics and Engineering Physics from 2000 to 2003. In 1996 he became a member of the Royal Swedish Academy of Sciences and joined the Nobel Committee for Physics as an adjunct member the same year. He has been a full member of the Nobel Committee for Physics since 1996 and served as its chairman between 2001 and 2003.
2005.03.29
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엄효준 교수, 독일의 세계적 출판사에서 대학원교재 출간
엄효준 교수, 독일 세계적 출판사에서 대학원 교재 출간
KAIST(총장직무대행 : 劉進)는 전기 및 전자공학전공, BK21 정보기술사업단 엄효준(嚴孝俊, 54) 교수가 최근 독일의 세계적인 출판사인 슈프링거(Springer-Verlag)출판사를 통해 본인의 2번째 저서인『경계치 문제를 위한 전자파 이론(Electromagnetic WaveTheory for Boundary-Value Problems)』을 발간했다고 밝혔다.
한국정보통신대학교 전파교육센터의 일부 지원을 받아 발간된 이 책은 KAIST 전기 및 전자공학전공 대학원 교재로 개발되었으며, 저자인 嚴 교수는 지난 수 년간 대학원 교과목인 전자장이론 및 파동론을 강의하는 동안 모아둔 강의노트를 책의 내용으로 담았다. 대학원 전자장 과목 교재는 현재까지 많은 종류가 개발, 사용되어 왔으나, KAIST의 대학원생들에 대한 1년 코스의 강의 교재로는 부족한 면이 많았다.
嚴 교수는 이러한 점들을 감안, 전자기학의 근본을 수학적인 경계조건 문제풀이 관점으로 해석하였으며, 약 300page에 걸쳐서 전자파 이론을 간결하게 소화할 수 있도록 수식을 전개하였다. 특히 무선통신이 IT(Information Technology)분야의 중요한 축으로 부상하는 점을 고려하여 통신공학을 전공하는 대학원생을 목표로 삼고 있다.
이 교재는 △정형화된 전자장 경계조건 문제를 제시하고 풀어봄으로써 응용수학의 여러가지 해석적 기법을 연마할 수 있도록 하였으며 △필요한 수학적인 유도과정을 자세히 제시하였고 △특히 복소수 유수정리, 푸리에 변환, 함수 직교성 등과 같은 수학적인 개념을 전자기 문제에 응용하였다는 점 등이 특징이다.
Springer-Verlag 社는 160여년의 역사를 가진 과학서적 전문 출판사로 1842년 독일 Berlin에서 처음 서적관련 사업을 시작한 이래, 역대 노벨상 수상자 다수가 이 출판사에서 서적을 출판하였으며, 아인슈타인도 이 출판사를 통해 상대성이론을 발표한 것으로 알려지고 있다.
한편, 嚴 교수는 지난 2001년 9월에도 이 출판사를 통해 『산란파이론(Wave Scattering Theory)』이란 책을 발간하였는데, 이 책은 저자가 실험실에서 10여년 동안 수행한 연구업무를 체계적으로 정리한 전문서적으로서 전자파의 산란현상을 비롯한 파(wave)의 산란 특성을 이해하기 쉽도록 썼으며, 특정한 경계조건을 만족하는 파동방정식의 해석을 푸리에 변환기법(사인 코사인 함수의 직교성을 이용하여 임의의 함수를 복원하는 기법)을 통해 분석적으로 제시하고 있다. 이 책은 현재 KAIST에서 대학원 교재로 사용되어지고 있으며, 세계 여러 유명대학 도서관에도 비치되어 있는 것으로 알려졌다.
2004.06.09
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