Kısa süreli bellek ile ilişkili elektriksel salınımların hemodinamik karşılıklarının EEG-fMRI eşzamanlı ölçüm yöntemi ile analizi
Analysis of hemodynamic correlates of electrical oscillations related with short-term memory using simultaneous EEG-fMRI
Yazar: ITIR KAŞIKÇI
Danışman: PROF. DR. TAMER DEMİRALP
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı / Sinirbilim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Nöroloji = Neurology ; Psikoloji = Psychology
Dizin: Bellek = Memory ; Elektroensefalografi = Electroencephalography ; Elektrofizyoloji = Electrophysiology ; Hemodinamikler = Hemodynamics ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging

Özet:
Kısa süreli bellek (KSB) / Çalışma belleği (ÇB) ile ilgili EEG çalışmalarının çoğu retansiyon fazı ile ilişkili olarak posterior alfa salınımının genliğinde yükselme ve daha az tutarlı olarak frontal teta salınımının genliğinde düşme bildirmektedir. fMRI çalışmalarının çoğunda ise KSB/ÇB süreçlerine ilişkin prefrontal ve pariyetal kortikal alanlarda aktivasyon bildirilmiştir. KSB/ÇB'de retansiyon dönemine özgü posterior alfa salınımını pariyetal bölgelerle, frontal teta salınımını prefrontal bölgelerle ilişkilendirmek olası gözükse de, EEG ve fMRI verilerinin doğrudan entegrasyonuna dayanmayan varsayımların geçerliliği tartışmalıdır. Eşzamanlı EEG-fMRI kayıtlamalarının avantajı bir nöral sürece ait EEG ve fMRI bilgisine aynı anda ulaşarak, farklı zamanlarda yapılan EEG ve fMRI ölçümleri arasında araştırılan değişkenin gösterebileceği değişkenlikleri ortadan kaldırmasıdır. Bu çalışma kapsamında, Sternberg benzeri bir bellek paradigması kullanılarak eşzamanlı EEG-fMRI kayıtlamaları yapılmış ve KSB/ÇB'nin retansiyon fazında elde edilen EEG sinyalleri, bağımsız bileşen analiziyle (ICA) topografik bileşenlerine ayrılmıştır. Ardından, EEG'nin farklı frekans bantlarında sahip olduğu güç retansiyon dönemi ile retansiyon dışı dönemler arasında anlamlı farklılık gösteren bileşenler saptanmış, ve bu bileşenlerden farklı bellek yüklerine sahip koşullar (2/6) ve kontrol (0) koşulu arasında anlamlı farklılık gösterenler belirlenmiştir. KSB/ÇB'nin retansiyon fazında bellek yüküne korele olarak frontal alfa salınımı genliğinde düşme ve bununla korele olarak sağ orbitofrontal ve dorsolateral prefrontal alanın fMRI aktivitesinde yükselme bulunmuştur. Frontal teta salınımı genliğinde düşme ile korele olarak ise inferior temporal giruslar ile sol inferior frontal korteks ve kuneus-prekuneus bölgesi aktivitesinde yükselme bulunmuştur. Söz konusu alanların bellek süreçleriyle ve varsayılan kip ağı ile yakın ilişkileri göz önüne alındığında, EEG'de gözlenen KSB muhafaza sürecine ilişkin elektriksel aktiviteleri açıklayabilecek yapılar olduğu görülmüştür.

Abstract:
Majority of EEG studies related with short-term (STM) / working memory (WM) report increased amplitudes of posterior alpha and frontal theta in the retention phase. In many fMRI studies prefrontal and posterior parietal cortex activations were observed during STM/WM process. Althought posterior alpha oscillations during the retention phase might be associated with parietal regions and frontal theta oscillation with frontal regions, validity of such assumptions that do not rely on direct EEG/fMRI integration is questionable. Advantage of simultaneous EEG-fMRI recording is to obtain EEG and fMRI information related with a neural process simultaneously and eliminate variation of the investigated variable between separate EEG and fMRI sessions. In this study, simultaneous EEG-fMRI recordings were carried out while participants were performing a version of Sternberg paradigm. EEG signals obtained during the retention phase of STM/WM were decomposed into topographical components using independent component analysis (ICA). Afterwards, components with significantly different power in various frequency bands between the retention phase and other phases of the task have been identified, and those of these frequency components that significantly differ among different memory load conditions (2/6) and the control condition were specified. The decrease of frontal apha oscillation due to STM/WM retention phase is found correlated with significant fMRI activations in right orbitofrontal and dorsolateral prefrontal area. The decrease of frontal theta amplitude is found correlated with activations in bilateral inferior temporal gyri, left inferior frontal cortex and cuneus-precuneus region. The close relationship of these areas with memory processes and default mode network (DMN) makes it plausible that they can be responsible from the EEG activites related with the retention phase of the STM/WM.