Beyin dinlenim durumu ağlarının duysal, motor ve kognitif aktivasyon koşullarında incelenmesi
Investigation of brain's resting state networks during sensory, motor and cognitive activation states
Yazar: ELİF KURT
Danışman: PROF. DR. TAMER DEMİRALP
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı / İleri Nörolojik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Nöroloji = Neurology ; Psikoloji = Psychology
Dizin: Beyin = Brain ; Beyin haritalanması = Brain mapping ; Dinlenme = Rest ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Motor aktivite = Motor activity ; Nörogörüntüleme = Neuroimaging ; Nörogörüntüleme = Neuroimaging

Özet:
Çalışmanın amacı, beynin süregiden aktivitesini temsil eden dinlenim durumu ağlarını (DDA) kapsamlı şekilde araştırarak, beyin işlevlerine ne ölçüde katkı sağladıklarını ortaya koymaktır. Bu amaçla, basit görsel uyarım ve motor görev ile farklı kognitif görev koşulları sırasında DDA'ların gösterdikleri modülasyonlar incelenmiştir.
Çalışmaya, 17 sağlıklı gönüllü katılmıştır. 3T-MRG cihazıyla dört farklı görev sırasında fMRG verisi kaydedilmiştir. Fonksiyonel aktivasyon analizleri, bağımsız bileşen analizi ile elde edilen DDA'ların zaman serilerinin analizleri ve DDA'ları temsil eden ilgi bölgeleri arasında fonksiyonel bağlantısallık analizleri gerçekleştirilmiştir.
Bulgular, olağan durum ağı (DMN) yapılarının kognitif görevler sırasında aktivasyonunu azalttığını, ancak diğer DDA'larla bağlantısallığını arttırdığı durumlar olduğunu göstermiştir. Yürütücü kontrol ağı, zor kognitif süreçlerde bağlantısallığını değiştirerek görevin yapılmasına katkı sağlarken, görece daha basit kognitif süreçlerde dikkat çekerlik ağının modülasyonu yeterli olmuştur. Görsel ve duysal-motor ağlar da sinyal ve bağlantısallıklarını değiştirerek kognitif görevlerin gerçekleştirilmesine katkı sağlamaktadırlar.
Bu çalışmada, basitten karmaşığa doğru evrilen görev koşullarında edinilmiş bulgular, DDA'ların işlevlerini, sadece görev sırasında gösterdikleri aktivasyon değişimleri üzerinden değerlendirmenin yeterli bir yaklaşım olmadığını göstermiştir. DDA yapılarının, görev koşullarında aktivasyonlarını arttırdıkları durumlarda, diğer DDA'larla veya kendi içlerinde bağlantısallıklarını azaltabildikleri gözlenmiştir. Tam tersi şekilde, bir aktivasyon değişimi göstermeyen veya aktivasyonunu azaltan DDA'ların ise diğer DDA'larla bağlantısallıklarını arttırdıkları durumlar mevcuttur. Bulgular ayrıca, hem erken duysal ve motor hem de kognitif DDA'ların kendi içlerinde ve aralarındaki bağlantısallıkları değiştirerek farklı görevlere belli oranda katkı sağladıklarını göstermiştir. Bu bağlamda, beynin işlevlerini anlamak için DDA'ların tamamını bir arada incelemek gerekmektedir. Özellikle de nöropsikiyatrik hastalıklar bağlamında, DDA'larda oluşan değişimleri bir arada değerlendirmek, DDA'lar üzerinden bir biyo-işaretleyici belirlenebilmesine katkı sağlayacaktır.

Abstract:
Aim of this study is to investigate resting state networks (RSNs) that represent ongoing brain activity, and to reveal their contribution to brain functions. For this purpose, modulations of RSNs were examined under experimental conditions covering visual, motor and cognitive task conditions.
17 healthy volunteers have participated in this study. FMRI data were recorded during four different tasks with 3T-MRI-scanner. Functional activation analyses, analyses of time series of RSNs obtained by independent component analysis, and functional connectivity analyses between regions of interest representing RSNs were performed.
Findings have shown that default mode network (DMN) reduces its activation during cognitive tasks, but increases its connectivity with other RSNs. While the executive control network contributes to cognitively difficult tasks by altering its connectivity, modulation of the salience network is sufficient in relatively simple cognitive processes. Visual and sensory-motor networks also contribute to cognitive tasks by changing their signal and connectivity.
Findings have shown that to evaluate functions of RSNs based on their activation changes only is not a sufficient approach. RSNs can reduce their connectivities with other RSNs or within themselves during task conditions, where they increase their activations. Inversely, RSNs that don't show an activation change or decrease their activation can increase their connectivities with other RSNs. Findings have also shown that both early sensory and motor RSNs and cognitive RSNs contribute to different tasks in a certain way by altering their connections within and between themselves. So, it seems necessary to examine all RSNs together to understand brain functions.