Süregiden elektroensefalografik salınımların dikkat, bellek ve karar verme performansının öngörülmesinde kullanımı
Prediction of attention, memory and decision making performance by the on-going electroencephalographic oscillations
Yazar: BERNİS SÜTÇÜBAŞI KAYA
Danışman: PROF. DR. TAMER DEMİRALP
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Deneysel Tıp Araştırma Bölümü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Psikoloji = Psychology
Dizin: Bellek = Memory ; Biliş = Cognition ; Dikkat = Attention ; Elektroensefalografi = Electroencephalography ; Elektrofizyolojik bilgi toplama = Electrophysiological data acquisition ; Karar verme = Decision making ; Neurobilişsel işlevler = Neurocognitive functions ; Odaklanmış dikkat = Focused attention ; Performans görevi = Performance task ; Salınım = Oscillation

Özet:
Beynin süregiden Elektroensefalografik (EEG) sinyalleri büyük nöronal grupların senkronize aktivitelerini yansıtan ritmik potansiyel değişimlerinden oluşur. Bir dizi çalışmada uyaran öncesi EEG'nin frekans bantlarının güçleri ve fazlarıyla uyaranı izleyen kognitif süreç arasında çeşitli ilişkiler ortaya konmuştur.  Bu çalışmanın amacı beynin kognitif ödev öncesindeki durumunu ifade eden süregiden EEG aktivitesi ile kognitif performans parametreleri ve uyaran sonrası kognisyon sürecini yansıtan Olaya İlişkin Potansiyel (OİP) ölçütleri arasındaki ilişkilerin ortaya konmasıdır. Bu amaçla, kognisyonun üç önemli alt alanını oluşturan, dikkatin sürdürülmesi, çalışma belleği ve karar verme süreçlerini incelemekte yaygın olarak kullanılan Sürekli Performans Testi (SPT) ve N-geri testi sırasında EEG ölçümleri alınmıştır. Performans ölçümü için katılımcıların yanıtlarının doğruluğu ve reaksiyon süreleri, kognitif süreçte ortaya çıkan beyin aktivitesinin değerlendirilmesi içinse OİP'ler kullanılmıştır. Uyaran öncesi EEG'nin karakterizasyonu için güç spektrumu hesaplanarak, delta, teta, alfa, beta ve gama bantlarındaki güç değerleri ölçülmüştür. SPT paradigmasında performansın düştüğü denemelerde hedef uyarana karşı elde edilen OİP'in paryetal bölgede tepe yapan P3 dalgasının genliği anlamlı derecede azalmıştır. Buna paralel olarak hedef uyaranların öncesinde paryetal-oksipital alanda alfa ve koşullayıcı uyaranlar öncesinde de paryetal-oksipital alanda alfa, orta hatta teta ve frontal alanda gama bantlarındaki güçler daha yüksektir. N-geri paradigmasında ise performansın düşük olduğu hedef uyaranlardan önce oksipital alanda beta gücü anlamlı derecede daha yüksektir. Kodlanan uyaranın öncesindeki dönemde orta hat ve sol hemisferdeki delta gücünün azalması da kötü bellek performansıyla ilişkili bulunmuştur. Tezin sonuçları süregiden EEG'nin spektral özelliklerinin kişinin spesifik kognitif alanlardaki performansını kestirmede kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
On-going Electroencephalographic (EEG) signals of the brain consist of rhythmic potential changes that reflect synchronized activity of large neuronal groups. A series of studies have shown various relationships between the power and phase of the frequency bands of the pre-stimulus EEG and the following cognitive processes. The aim of this study is to reveal the relationships among the on-going EEG activity, which reflects the state of the brain before the cognitive task, the cognitive performance parameters and the measures of the Event-Related Potentials (ERP) that reflect the post-stimulus cognition process. For this purpose, EEG measurements were carried out during the execution of the Continuous Performance Test (CPT) and the N-Back test that are widely used for the evaluation of the sustained attention, working memory and decision making processes, which build the three important areas of cognition. Response accuracy and reaction times were used to measure the performance and ERPs were used to evaluate the brain activities occurring during the cognitive processes. For the characterization of the pre-stimulus EEG power spectra were computed and the powers of the delta, theta, alpha, beta and gamma bands were measured. In CPT trials with poor performance, the amplitude of the target P3 wave with a parietal maximum was significantly reduced. In line with this, parietal-occipital alpha power before the target and parietal-occipital alpha, midline central theta and frontal gamma powers before the conditioning stimulus were significantly higher. In the N-back paradigm occipital beta amplitude was significantly larger, when participants performed poorly after the target stimulus. In the pre-stimulus period of the encoding phase, the lower delta power in the midline and left hemisphere was associated with worse memory performance. The results of the thesis show that the spectral features of the on-going EEG can be used to predict the person's performance in specific cognitive areas.