Çok katılımcılı sosyal destek fMRI çalışmalarında değişim noktası tahminleme
Change point estimation in multi subject social support fMRI studies
Yazar: CEMRE CANDEMİR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SERDAR KORUKOĞLU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ KAYA OĞUZ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology
Dizin: Beyin aktivasyon deneyleri = Brain activation experiments ; Çoklu regresyon = Multiple regression

Özet:
Birçok deneysel fMRI çalışmasında, katılımcıların uyarana göre gösterdiği aktivasyon süresinin ve zamanlamasının önceden bilindiği varsayılmaktadır. Ancak, duygusal durum değişikliği deneylerinde, aktivasyonun zamanlaması her katılımcı için farklılık gösterebilir. Bunun yanı sıra, aktivasyon alanlarını tespit eden yaygın yaklaşımlar, bu tür deneylerde geç başlayan aktivasyonları ve fMRI zaman serisi içerisinde önemli bir değişim olup olmadığı sorularını aslen desteklemezler.
Tez kapsamında, kişilerin duygu durumlarının değişimini tetikleyecek bir Sosyal Destek fMRI ödevi ilk kez kurgulanmıştır. Bu deneyden elde edilen fMRI sinyalleri üzerinde kişilerin değişim noktası olarak adlandırılan sosyal desteğini kaybettiğini hissettiği yer ile birlikte diğer önemli değişimlerin görüldüğü yerlerin tahminlemesi yapılmıştır. Bu amaçla, veri içerisindeki ani değişiklikleri ve beklenmeyen davranışları bulmak için etkili bir yol olan değişim noktası analizi kullanılmıştır. Bununla, aynı zamanda aktivasyon alanı tespit eden yöntemlerin kısıtlarını ortadan kaldırmak amaçlanmıştır. fMRI dizilerinde değişim noktalarının yerlerini bulmak için üç farklı değişim noktası tahminleme yöntemi önerilmiştir.
Analizler, yöntemlerin aktivasyonların yerlerini belirleyebildiğini ve tahminlenen noktaların beklenilen aktivasyonlarla uyumlu olduğunu göstermektedir. Önerilen yöntemler ile gerçek fMRI verileri üzerinde çalışılarak sosyal destek ile ilişkili bölgelerdeki iki ruh halinin geçiş örüntüsü ilk kez modellenmiştir. Bunun yanı sıra çalışmada, değişim noktası problemine ait yeni bir sınıflandırma yöntemi de önerilmektedir.

Abstract:
In many experimental fMRI studies, timing of the stimulus and activation duration of the subjects is assumed to be known a priori. However, in emotional mood change experiments, the timing of activation may differ for each subject. Besides these, common approaches for activation detection do not intrinsically support the question of whether there is a significant change in the fMRI time series and late-onset activations in such experiments.
In scope of thesis, a Social Support fMRI task which triggers the change of the emotional situations of the subjects has been designed for the first time. The locations of the point where the subjects felt that their social support was lost and other significant changes, which are referred as change points, are estimated on the fMRI signals of the fMRI task. For this purpose, change point analysis is used which is an influential way to locate the abrupt changes and unexpected behavior in the data. With this, it is also aimed to eliminate the limitations of the approaches which detects the activation areas. Three different change point estimation methods are proposed to discover the change points in the fMRI sequences.
The analysis shows that, the methods are able to locate the instance and location of the activations and changes. Detected activation points are compatible with the expected activations. The change pattern between moods in the regions associated with social support was modelled for the first time by working on real fMRI data. Besides, a new categorization methodology is also proposed for the change point problem.