Görme sisteminde nöronal osilatörlerin varlığının, çeşitli frekanslardaki görsel uyaranlara karşı elde edilen elektroensefalografik yanıtlarla incelenmesi
Investigation of the presence of neuronal oscillators in the visual system by using electroencephalographic responses to visual stimuli at various frequencies
Yazar: ELİF KURT
Danışman: PROF. DR. TAMER DEMİRALP
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Beyin = Brain ; Elektroensefalografi = Electroencephalography ; Elektrofizyoloji = Electrophysiology ; Görme alanları = Visual fields ; Nöronlar = Neurons ; Osilatörler = Oscillators ; Uyarılmış potansiyeller-görsel = Evoked potentials-visual

Özet:
Kurt, E. (2012). Görme Sisteminde Nöronal Osilatörlerin Varlığının, Çeşitli Frekanslardaki Görsel Uyaranlara Karşı Elde Edilen Elektroensefalografik Yanıtlarla İncelenmesi. İstanbul Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Sinirbilim ABD. Yüksek Lisans. İstanbul.Durağan hal görsel uyarılma potansiyelleri (DHGUP), stabil bir spektruma ve yüksek sinyal/gürültü oranına sahip olmaları nedeniyle kognitif ve klinik araştırmalarda ve beyin-bilgisayar arayüzlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, farklı uyarım frekanslarında elde edilen yanıtları karşılaştıran ve bunların frekans karakteristiklerini altta yatan nörofizyolojik mekanizmalarla ilişkilendiren az sayıda çalışma mevcuttur. Bu çalışmada, 4-46 Hz aralığındaki 14 farklı frekansta uygulanan ışık uyarımıyla elde edilen DHGUP'ların uyarım frekansına bağlı olarak gösterdikleri değişimler karakterize edilerek ve spontan EEG'nin alfa ritmiyle ilişkilendirilerek, görme sistemindeki nöronal osilatörlerin varlığı araştırılmıştır. Bu amaçla, TÜBİTAK destekli bir proje (108S101) kapsamında 32 sağlıklı gönüllüde eşzamanlı EEG/fMRG yöntemiyle ölçülmüş olan DHGUP yanıtları üzerinde zaman ve frekans alanı analizleri yapılmıştır. DHGUP'ların güç spektrumlarında birinci harmonikteki gücün uyarım frekansındaki güce oranının 12-18 Hz, 26 Hz ve 34-46 Hz frekanslarında diğerlerinden anlamlı derecede daha düşük olduğu saptanmıştır. Bu bulgu, belirli frekanslara ayarlı nöronal osilatörlerin varlığını desteklemektedir. Ayrıca, spontan EEG'nin alfa frekansında uyarım ile, DHGUP'ların uyarım frekansındaki bileşeninin gücünde komşu uyarım frekanslarında uyarıma kıyasla anlamlı bir artış olmasına karşın birinci harmonikteki gücün değişmemesi, spontan alfa frekansında kolay sürülen ve rezonansa girebilen bir nöronal osilatörün varlığını desteklemiştir. Son olarak, spontan EEG'deki alfa ritminin farklı uyarım frekanslarından ne şekilde etkilendiği araştırılmış, 10 Hz uyarımı dışındaki tüm frekanslarda spontan alfa ritminin gücünde anlamlı bir düşme (alfa desenkronizasyonu) saptanmıştır. DHGUP'larda en yüksek genliğin elde edildiği 10 Hz uyarımıyla arka plan EEG aktivitesindeki alfa ritminin anlamlı bir desenkronizasyon göstermemesi, spontan alfa frekansında salınan bir nöronal osilatörün 10 Hz'lik uyarımla rezonansa girdiği hipotezini güçlü bir şekilde desteklemektedir.Anahtar Kelimeler: Nöronal osilatörler, Durağan hal görsel uyarılma potansiyelleri, EEG, Rezonans, Görme sistemi.

Abstract:
Kurt, E. (2012). Investigation of the Presence of Neuronal Oscillators in the Visual System by Using Electroencephalographic Responses to Visual Stimuli at Various Frequencies. Istanbul University, Institute of Health Sciences, Department of Neuroscience. Master Thesis. Istanbul.Steady-state visual evoked potentials (SSVEPs) are widely used in cognitive and clinical studies and in brain computer interfaces due to their stable spectra and high signal-to-noise ratio. However, there are only few studies that compare responses obtained with different stimulation frequencies and relate their frequency characteristics with the underlying neurophysiological mechanisms. In this study, the presence of neuronal oscillators in the visual system is investigated by characterizing the changes of SSVEPs obtained with flickering light at 14 different frequencies within the 4-46 Hz range and by relating them with the alpha rhythm of the spontaneous EEG. For this, time and frequency domain analyses were carried out on the SSVEPs measured from 32 healthy volunteers in a project supported by TUBITAK (108S101) by using the simultaneous EEG/fMRI recording technique. It has been shown that the ratios of the first harmonic/fundamental frequency in the power spectra of the SSVEPs obtained with 12-18 Hz, 26 Hz and 34-46 Hz stimuli were significantly smaller than those at other stimulation frequencies, which supports the presence of neuronal oscillators tuned at specific frequencies. Additionally, the absence of a change at the first harmonic despite the significantly higher power at the fundamental frequency of the SSVEPs obtained with stimulation at the alpha frequency of the spontaneous EEG compared with those at neighboring stimulation frequencies supports the presence of a neuronal oscillator that can be easily driven to a resonance. Finally, the influence of different stimulation frequencies on alpha rhythm of the spontaneous EEG was examined, and a significant decrease of alpha rhythm power (alpha desynchronisation) was observed at all stimulation frequencies except 10 Hz stimulation. The absence of a significant desynchronisation at the alpha rhythm of the background EEG with the 10 Hz stimulation that evokes the highest SSVEP amplitude strongly supports the hypothesis that a neuronal oscillator oscillating at spontaneous alpha frequency exhibits resonance with 10 Hz stimulation.Key Words: Neuronal oscillators, Steady-state visual evoked potentials, EEG, Resonance, Visual system.