Growing resistance to insecticides, especially pyrethroids, poses an increased risk for insect control world-wide. Thus, alternative compounds are urgently needed. Accordingly, my laboratory has been investigating synthetic materials, as well as natural products, which are an attractive source of new chemistries. We have examined the insecticidal and synergistic activity of new compounds using Drosophila melanogaster and the mosquitoes Aedes aegypti and Anopheles gambiae as model insects. In addition, we have also been investigating the modes of action of experimental molecules in various physiological preparations. Natural product research included thymol, which was toxic to Ae. aegypti adults at doses (3-50 μg/mg) similar to published toxicities for the cabbage looper larvae, Trichoplusia ni. On homomultimeric Anopheles gambiae GABA receptor-chloride channel complex expressed in Xenopus laevis oocytes, thymol acts as a positive allosteric modulator, increasing the potency and maximal effectiveness of applied GABA, consistent with the sluggish paralysis it elicits in exposed insects. Other studies investigated matrine; a bioactive component extracted from Sophora flavescens that is used as the main ingredient in Chinese bio-pesticidal products. Matrine caused flaccid paralysis in headless fourth instar larvae of Ae. aegypti (50% paralysis in 5 hours at 8 ppm) and was toxic to adult females by contact (topical LD50 = 258 ng/mg). Adult toxicity was increased about 2-fold by pretreatment with the mono-oxygenase inhibitor, piperonyl butoxide. Interestingly, this compound was much less effective on D. melanogaster in either glass contact or feeding bioassays. Adult mosquito knockdown was rapid, with little or no expression of hyperactivity or hyperexcitability. Matrine (ca. 1 mM) had effects similar to thymol on expressed An. gambiae GABA receptors, and reduced EPSP amplitude at the Musca domestica neuromuscular junction, without any evidence of neuroexcitation or membrane depolarization. These physiological actions are sufficient to explain the whole animal intoxication by matrine, but require relatively high concentrations to manifest themselves. Other studies tested a series of potassium channel blockers, including 1-((2-chlorophenyl)diphenylmethyl)-1H-pyrazole (TRAM-34), 11-dansylaminoundecanoic acid (DAUDA), and 5-hydroxydecanoic acid (5-HDC) as insecticides and synergists of pyrethroids. We also evaluated the action of these compounds in patch clamp recordings of engineered HEK cells expressing Anopheles gambiae Kv2.1 channels. Patch clamp studies revealed that fatty acid compounds without functional groups in the alkyl chain (e.g., decanoate, DAUDA) yielded a more potent blocking action on Kv2.1 currents than substituted fatty acids (e.g., 5-HDC). Also, in comparison to 2-methoxy-N-((1-phenylcyclopentyl)methyl)benzamide (2S-65465), a known Kv2 channel blocker (IC50 = 100 nM), decanoate and DAUDA were 6-fold and 12-fold less active, respectively, as blockers of potassium current. TRAM-34 was the least potent inhibitor tested in patch clamp studies (IC50 = 30 uM). When tested on D. melanogaster CNS, the compounds typically gave an initial increase in firing rate, followed by a decrease, both effects at micromolar concentrations. Various toxicity assays showed the same potency ranking as that obtained through patch-clamp recordings, indicating a possible connection between channel block and whole organism effects. In order to possibly improve the insecticidal activity of the fatty acids, we synthesized derivatized analogs (e.g., methyl esters) presumed to better penetrate the cuticular barrier, but activity did not improve. Finally, in contrast to a published patent, we found that fatty acids did not show much synergism with pyrethroids. The implications of this work for resistance management will be discussed.

현재 한라산 국립공원의 경관과 생태계를 보전하기 위하여 관리계획을 수립하고 있다. 국립공원 관리자와 지역주민들은 한라산 경관에 미치는 관리시책의 시각적 영향에 관심이 많다 계획과정에서 가장 중요한 측면의 하나는 제안된 관리시책의 수용여부를 판단할 수 있도록 관리시책의 영향을 정확하게 예측, 평가하는 것이다. 그러므로 국립공원 관리자나 일반대중이 국립공원관리시책의 경관영향을 예측, 평가할 수 있는 간편한 기법과 방법이 필요하다. 제안된 관리시책의 시각적 영향을 CCG 포토몽타쥬 기법에 의해 작성한 합성사진에 나타냈고 설문응답자들은 이 합성사진들을 7점 SD 척도로 평가했다. 이 연구를 통하여 CCG 포토몽타쥬 기법의 실용성, 훼손지 복구의 필요성, 제안된 복구시책의 타당성 등이 파악되었다. 이 연구에서 사용된 경관예측기법과 연구결과는 관리계획을 수립하고 그 계획과정에 주민을 참여시키는데 도움을 줄 것으로 생각한다.

최근 게임의 종류가 다양해지고 접할 기회가 많아지면서 게임을 즐기는 사용자의 성향과 수준도 다양해지고 있다. 기존의 NPC는 행동이 단순하고 획일적이기 때문에 다양한 사용자를 상대하는데 한계가 있다. 따라서 각기 다른 사용자와 비슷한 수준으로 대응할 수 있는 적응형 NPC를 생성하는 기술이 필요하다. 본 논문은 적응형 NPC를 생성하기 위한 행동 정보 관리 기법을 제안한다 행동정보 저장 방법은 적응형 NPC가 사용자의 행동을 관찰하고 (상태-행동)의 관계로 정보를 수집한다. 수집한 행동 정보의 효율 값을 구하고 유사한 상태정보들은 군집화하여 행동 데이터베이스에 저장한다. 게임시스템은 행동 데이터베이스를 갱신하며 다양한 행동을 저장하고 효율 값이 좋은 행동을 선택하여 사용자에게 적응해 가는 NPC를 생성한다. 본 연구에서 제안한 적응기법을 액션 게임에 적용하여 실험하였다 임의의 실험자는 적응형 NPC와 실시간으로 1:1 전투를 한다. 게임 결과 로그파일을 통해 실험자와 NPC의 행동 성향을 분석하여 유사성을 판단한다. 다양한 실험 결과의 통계에서 오차율 6% 이내의 사용자와 비슷한 수준으로 적응해 가는 NPC를 생성할 수 있었다.