İnsanda intrakranyal kayıtlamayla Olaya İlişkin Beyin Potansiyellerinin (OİP) ve Salınımlarının (OİS)oluşum mekanizmalarının analizi
Analysis of generation mechanisms of Event Related Brain Potentials and Oscillations using human intracranial recordings.
Yazar: ÖZGE YILMAZ
Danışman: PROF. DR. TAMER DEMİRALP
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı / Sinirbilim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Nöroloji = Neurology
Dizin: Beyin = Brain ; Biliş = Cognition ; Elektroensefalografi = Electroencephalography ; Uyarılmış potansiyeller = Evoked potentials

Özet:
Zihinsel süreçler sırasında gelişen nöral olayları yüksek zamansal çözümleme ile izlemek Elektroensefalografi (EEG) bazlı yaklaşımlarla mümkündür. Olaya ilişkin beyin potansiyelleri (OİP) ve olaya ilişkin beyin elektriksel salınımları (OİS) zihinsel süreçlerle ilişkili EEG değişimlerinin kafa yüzeyinden ölçülmesine dayanır. Bu yöntemlerdeki sorun, hacimsel bir iletken içindeki sinyallerin yüzeye yansıması sırasında çevre dokulardan gelen sinyallerle örtüşerek mekansal çözünürlüğünü kaybetmesidir. Bu nedenle, yüzeyde gerçekleştirilen ölçümler kognitif süreçlerin dinamiğinin izlenmesine olanak sağlamakla birlikte, sinyale katkı veren beyin yapılarının aktivitelerinin ayrı ayrı izlenmesine izin vermemektedir. Bu sorunu aşmak için intrakranyal ölçümlerle izlenen potansiyellerin analizi büyük önem taşımaktadır. Bu projede, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi, Nöroloji ve Nöroşirurji Anabilim Dalları tarafından, epilepsi cerrahisi öncesi odak tayini için cerrahi girişimle yerleştirilmiş intrakranyal elektrotlardan, kognitif ödevler esnasında derin EEG ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma, kognitif süreçlerin insan derin beyin yapılarındaki elektrofizyolojik karşılıklarının araştırılması konusunda üniversitemizde ve Türkiye'de yapılan öncü bir çalışma niteliği taşımaktadır. Kognitif ödev olarak Bas/Basma (Go/NoGo) ve Yenilik (Novelty) paradigmaları uygulanmıştır. 5 katılımcının beyinlerinin farklı bölgelerinden elde edilen olaya ilişkin elektriksel aktiviteler zaman ve zaman-frekans alanında incelenmiştir. Yakın kontaklar (mm ölçeğinde) arasında OİP dalga formunun ve OİS frekanslarının büyük değişkenlikler gösterdiği ölçümler elde edilmiştir. Bazı kayıtlarda yakın kontaklar arasında aynı dalga formunun net şekilde polarite değiştirdiği saptanmıştır. OİP'lerin kısa sürede sönen geçici (transient) karakterine karşın derin beyin yapılarında da zamana yayılan OİS'lerin varlığı ortaya konmuştur. Farklı deneysel koşullarda farklı beyin yapılarında koşula bağlı olarak OİP ve OİS karakterlerinin değiştiği izlenmiştir. Bununla birlikte sonuçlarımız göstermiştir ki; bu metodoloji, daha gelişmiş deneysel ödevlerle ve daha çok katılımcıyla daha fazla beyin bölgesinden ölçüm elde ederek yüksek kognitif işlevlerinin mekanizmalarını tam olarak karakterize etmeye olanak sağlayacaktır.

Abstract:
Electroencephalography (EEG) based approaches allow to observe neural activities during mental processes with a high temporal resolution. Event-related brain potentials (ERPs) and event-related brain oscillations (EROs) are based on the measurement of EEG changes due to mental processes over the scalp. A basic problem of these approaches is that signals generated in a volume-conductor lose their spatial resolution due to the overlap with signals stemming from the neighboring structures while reflecting to the surface. Therefore, surface recordings do not allow to observe the activities of separate brain structures that contribute to the signal, although they reflect the temporal dynamics of cognitive processes with a high temporal resolution. The analysis of intracranially measured electrical potentials is very important to solve this problem. In this study, deep EEG measurements were carried out during cognitive tasks from intracranial electrodes surgically implanted to localize the epileptic foci before epilepsy surgery at the Neurology and Neurosurgery Departments of the Cerrahpaşa Medical Faculty. This study is a pioneering work in our country and at our university in terms of the measurement of the electrophysiological correlates of cognitive processes in deep structures of the human brain. Go/NoGo and Novelty paradigms were used as cognitive tasks. Event-related electrical activities measured in different areas of the brains of 5 subjects were investigated in time and time-frequency domains. Measurements with large variability of the ERP waveforms and ERO frequencies among adjacent or close contacts (in mm) were observed. In some recordings, a polarity reversal of the same waveform was obviously seen between close contacts. Despite the transient character of the ERP, it has been shown that EROs with a long temporal distribution are also present in deep brain structures. It is observed that ERPs and EROs have different patterns according to the task conditions and the monitored brain structure. Consequently, our results show that this methodology will allow the characterization of the brain mechanisms of higher cognitive processes in a more precise manner by using better designed experimental tasks and by carrying out measurements at a higher number of brain structures of more subjects.