Bir işitsel olaya ait nöral temsilin dinamik (oluşum ve sönüm) karakteristikleri üzerinde uyarım parametrelerinin etkileri
Effects of stimulation parameters on the dynamic (formation and decay) characteristics of neural representation of an auditory event
Yazar: ABDULLAH RUHİ SOYLU
Danışman: PROF.DR. PEKCAN UNGAN
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Biyofizik = Biophysics

Özet:
Uyaranların organizma tarafından değerlendirilerek kullanılması sürecindeki temel işlemler olan ayırım ve tanımlamanın; uyarandan gerekli bilgilerin çıkarılması, bilgilerin nöral temsillerinin oluşturulması, temsillerin korunması ya da aktive edilmesi, temsillerin kıyaslama operasyonlarının yapılması ve bu operasyonların çıktılarının kullanılması gibi işlevleri içermesi gerekir. Ayırım ve tanımlamanın temelini oluşturan bir dikkat öncesi aykırılık saptama mekanizmasının, denek dikkat etmediğinde bile çalışarak, akustik uyarıları potansiyel bir değişim için izlediği ve en son gelen akustik uyarıyı daha önce gelen uyarıları kullanıp tahmin ederek, bu tahminin nöral bir izini oluşturduğu, ve daha sonra gelen ilk uyarıya ait nöral izin tahmin edilen nöral iz ile karşılaştırıldığı düşünülmektedir. Kendisinden önce gelenlere benzemeyen bir sesin standart işitsel yanıtlara ek olarak uyardığı ve MMN (mismatch negativity) olarak bilinen elektroensafalografık dalganın, bu karşılaştırma mekanizmasının bir yanıtı olduğu yaygın olarak kabul edilmektedir. O nedenle bu OÎP (olaya ilişkin potansiyel) bileşeni, günümüzde yoğun biçimde araştırılmaktadır. Tekrarlayan bir sesin herhangi bir özelliğindeki farkedilebilir değişimin MMN doğurması, ses özelliklerinin ayırımı ile ilgili çoğu deneyde MMN'nin objektif bir ölçü olması, denek sese dikkat etmese bile bir MMN oluşması, MMN'yi doğuran mekanizmaların kısa süreli işitme hafızası gibi santral işitsel işlevleri içerdiğinin düşünülmesi gibi nedenlerden dolayı, bu negatif dalga önemlidir. MMN yanıtını oluşturan mekanizmaların daha kapsamlı biçimde tanımlanmasını sağlamak amacıyla yapılan bu çalışma sonucunda, şu yeni bilgiler elde edildi: a) Çok küçük bir aykırılık bile kısa süreli MMN habitüasyonu ile ilgili olarak maksimum MMN supresyonu sağlamaktadır, b) Uyaranın standart zamanlamaya göre gecikmesi MMN oluşturmaktadır, c) Stimuluslar-arası süreye bağlı olarak, tizlik değişiminin uyardığı yanıt MMN ve/veya Nl karakteristiklerine sahip olabilmektedir, d) Aykırı uyaran, standart uyaranın nöral izini zayıflatmak ve belirsizleştirmek suretiyle, onu kaydırmaktadır. Bu kaydırmanın yönünü belirlemek üzere yapılan psikofızik deneyler, kayma yönünün, tıpkı sağlaklık ya da solaklık gibi, kişinin karakteristik ve değişmez bir özelliği olabileceğini göstermiştir. Bunlara ek olarak, MMN'nin oluşumu için literatürde önerilen tek matematiksel modelin, aykırı stimulus türlerinden bazıları (özellikle yüksek dereceliler) ile uyarılan MMN'lerin simulasyonunu başaramadığı gösterildi. Zaten, sık uyarılan birimlerin kısmen refrakter kalmalarına dayalı olarak çalışan bu model, bu yönüyle, MMN'nin en önemli özelliği ve tanımı ile çelişmektedir. Bu nedenlerle, MMN yanıtlarının oluşumunu açıklamak üzere daha uygun bir modelin gerekli olduğu sonucuna varıldı.Anahtar kelimeler : işitsel uyarılmış potansiyeller, uyumsuzluk negativitesi, nöral iz, matematiksel model, habitüasyon m s&mBm » Ft-rf

Abstract:
Discrimination and identification, which are basic functions utilized in the evaluation of stimuli by organism, should include processes such as "extraction of significant information from stimuli", "formation of neural representation of information", "maintenance and/or activation of representations", "comparison of representations" and "utilization of the results of these comparisons". It is believed that a 'preattentive deviance detection mechanism', on which discrimination and identification are based, works even if subject does not attend to stimuli and it continuously watches the acoustic stimuli for a possible change by forming an estimate of the neural representation of the next stimulus to come using those of the previous ones then comparing this estimate with the next stimulus when it arrives. It is also generally accepted that the electroencephalographic wave known as MMN (mismatch negativity), which is additionally evoked by a different sound from the preceding ones, is a response of this comparison mechanism. Therefore, this ERP (event related potential) component is being extensively studied. MMN is indeed an important research tool because it is evoked by a discemable change in any aspect or dimension of a repetitive sound, it can be used in a variety of experiments as an objective measure for discriminability of auditory features, it is elicited even when the subject does not pay attention to stimuli, it is suspected that the mechanisms underlying MMN are involved in cognitive functions such as short term auditory memory. The following new results are obtained in the present study, which has been conducted for a more comprehensive identification of the mechanisms giving rise to the MMN: a) with regard to MMN habituation even a slight deviance results in maximal suppression of the MMN; b) delaying of stimulus (with respect to its expected timing) causes MMN; c) depending upon the interstimulus interval, the response evoked by pitch deviances may display Nl and/or MMN characteristics; d) deviant stimulus causes a shift in the neural trace of the standard stimuli by attenuating and blurring it. Psychophysical tests carried out to determine the direction of this shift indicated that it might be a characteristic and permanent feature of the subject just like left- or right- handedness. Furthermore, it is shown that the only computational model in the literature proposed for the genesis of MMN fails to simulate the MMNs evoked by some commonly used deviant stimuli, particularly the higher order ones; And, ironically, this model operates on the basis of refractoriness of units, contradicting the most salient feature and definition of the MMN. It is concluded, therefore, that a more adequate model is needed to explain the genesis of MMN.Keywords: auditory event-related potentials, mismatch negativity, neural trace, computational model, habituation