Uzay, zaman ve sayı algısıyla ilgili nöral ağların ilişkisi: Nörogörüntüleme çalışmalarının meta-analizi
The relationship between neural networks of space, time and number perception: A meta-analysis of neuroimaging studies
Yazar: HAZAL ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. METEHAN ÇİÇEK
Ankara Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Algı = Perception ; Maksimum olabilirlik yöntemi = Maximum likelihood method ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Meta analizi = Meta analysis ; Olasılık çıkarımı = Probability inference ; Sayılar = Numbers ; Sinir ağları = Nerve net ; Uzay algısı = Space perception ; Zaman algısı = Time perception

Özet:
Giriş: Uzay, zaman ve sayı algıları günlük hayatın normal bir şekilde devam edebilmesi için çok önemlidir. Bu algıların beyinde nasıl gerçekleştiği ile ilgili pek çok çalışma yapılmış olmakla beraber nörobiyolojik mekanizmaları net olarak aydınlatılamamıştır. Bu algıların birbirinden tamamen bağımsız yollarla gerçekleştiğini veya tamamen ortak nörobiyolojik temellere sahip olduğunu öne süren çeşitli çalışmalar bulunmaktadır. Ancak en çok kabul gören görüş, üç algının kısmen örtüşen nöral ağlar aracılığıyla gerçekleştiğini savunur. ATOM teorisi ("A Theory of Magnitude": büyüklük teorisi) ve gelişimsel farklılaşma teorisi, bu görüşlerden en iyi bilinen iki tanesidir. ATOM teorisi uzay, zaman ve sayı algılarının bir büyüklük çatısı altında kısmen örtüşen nöral ağlar ile gerçekleştiğini öne sürer. Ortaya koyulduğu günden itibaren ATOM teorisi ile ilgili pek çok davranışsal çalışma ve görüntüleme çalışması yapılmıştır.
Amaç: Çalışmamızda uzay, sayı ve zaman algıları ile ilgili görüntüleme çalışmalarının sonuçlarının bir araya getirilerek ortak bir sonuç elde edilmesi ve bu üç algının gerçekleşmesini sağlayan nöral ağların etkileşiminin gösterilmesi amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: Çalışmamızda her üç algı ile ilgili büyüklük odaklı yapılmış görüntüleme çalışmaları bir literatür taraması ile Müller ve arkadaşlarının 2018 yılında yayınladığı görüntüleme çalışmalarında meta-analiz prensipleri makalesine göre belirlenerek analize alınmaya uygun olanlar seçilmiştir. Belirlenen makalelerden (uzay algısı için 19, zaman algısı için 38, sayı algısı için 31 makale) uygun olan kontrastlar seçilerek pik aktivasyon koordinatları ile oluşturulan veri havuzlarına her bir algı için ayrı ayrı ALE meta-analizi yöntemi uygulanmıştır. Daha sonra tekli analizlerin sonuçları kullanılarak ikili ve üçlü kesişim analizleri yapılmıştır.
Bulgular: Tekli analizlerde uzay ve sayı algılarında fronto-paryetal, zaman algısında ek olarak bazal gangliya ağırlıklı aktivasyon olasılığı haritaları elde edilmiştir. İkili analizler sonucunda fronto-paryetal ve insular alanlarda aktivasyon olasılığı öne çıkarken, uzay-zaman kesişiminde suplementer motor alan, uzay-sayı kesişiminde ise preküneus aktivasyonu gösterilmiştir. Üçlü kesişim analizi sonucunda sağ inferiyor paryetal, inferiyor frontal ve anteriyor insular kortekste aktivasyon gözlenmiştir.
Sonuç: Tekli ve ikili analiz sonuçlarımız literatür ile uyumlu olarak değerlendirilmiştir. İkili analiz sonuçlarımız uzay, zaman ve sayı algılarının kısmen örtüşen nöral ağlar yoluyla gerçekleştiği düşüncesini desteklemektedir. Üçlü kesişim analizinde gösterilen paryetal ve prefrontal korteks, ATOM teorisinde büyüklüğün algılanmasında önemli olduğu öne sürülen kortikal bölgelerdir. Yine üç algı için ortak aktivasyon görülen insula, içsel duyum ve uyaranların belirginliğinin belirlenmesi ile ilişkilendirilen bir kortikal bölge olup önceki çalışmalarda da uzay, zaman ve sayı algılarında aktivasyon gösteren bölge olarak bildirilmiştir. Sonuçlarımızda gösterilen ortak aktivasyon bölgeleri, ATOM teorisini destekler niteliktedir.

Abstract:
Introduction: Perceptions of space, time and number are fundamental for the daily flow of life. Although many studies have been conducted on how these perceptions occur in the brain, their neurobiological mechanisms have not been clearly elucidated. There are various studies suggesting that these perceptions occur in completely independent ways or have a completely common neurobiological basis. However, the most accepted view argues that these three perceptions occur through partially overlapping neural networks. The two best known theories of this view are ATOM theory (A Theory of Magnitude) and developmental divergence theory. ATOM theory proposes that perceptions of space, time, and number occur with partially overlapping neural networks in the context of magnitude. Many behavioral studies and imaging studies have been carried out on ATOM theory since the day it was introduced.
Aim: In our study, we aimed to gather the results of imaging studies related to space, number and time perceptions to obtain a common result and to show the interaction of neural networks underlying these three perceptions.
Materials and methods: In our study, imaging studies focused on magnitude perception related to all three perceptions were determined according to the meta-analysis principles in the imaging studies article published by Müller et al. in 2018, and those suitable for analysis were selected. The selected articles (19 for space perception, 38 for time perception, 31 for number perception) were then screened for appropriate contrasts and a dataset was created with the peak activation coordinates taken from the selected contrasts. Activation likelihood estimation (ALE) meta-analysis method was applied separately for each perception to the dataset. After this, double and triple conjunction analyses were performed using the single dataset ALE results.
Results: In single dataset analyses, fronto-parietal activation likelihood maps were obtained for space and number perceptions, and additionally basal ganglia activation likelihood was observed for time perception. As a result of the conjunction analyzes, the activation likelihood in the fronto-parietal and insular regions were notable, additionally supplementary motor area activation at the space-time conjunction and the precuneus activation at the space-number conjunction were shown. As a result of the triple conjunction analysis, activation was observed in the right inferior parietal, inferior frontal and anterior insular cortices.
Conclusions: Our results were in accordance with the literature. Our conjunction analysis results support the idea that perceptions of space, time and number occur through partially overlapping neural networks. The parietal and prefrontal cortices, shown in our triple conjunction analysis, are suggested to be important, possibly main cortical regions in the underlying neural networks of magnitude perception. Again, common activation for all three perceptions is seen in the insula, a cortical region associated with interoception and determination of the salience of stimuli, and has been reported as a region showing activation in space, time and number perceptions in previous studies. The common activation sites shown in our results support the ATOM theory.