İnsanda sayı işleme ve aritmetik ile ilgili nöral şebekenin intrakranyal EEG ile araştırılması
Investigation of the human neural network related with number processing and arithmetic using intracranial EEG
Yazar: ITIR KAŞIKÇI
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM HAKAN GÜRVİT
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Nöroloji = Neurology ; Psikoloji = Psychology
Dizin: Aritmetik = Arithmetic ; Aritmetik sayma = Arithmetic counting ; Beyin = Brain ; Beyin fonksiyonları = Brain functions ; Elektroensefalografi = Electroencephalography ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Matematik = Mathematics ; Sinir ağları = Nerve net ; Sinir iletimi = Neural conduction

Özet:
Çalışmanın amacı aritmetik işlemlerin gerçekleştirilmesi sırasında insan beyninde aktivasyon gösteren bölgelerin intrakranyal elektroensefalogram (iEEG) ile tespit edilmesi ve bilişsel işlevinin tartışılmasıdır. Aritmetik işlemlerin gerçekleştirilmesi sırasında aktive olan başlıca beyin bölgeleri olan ventral temporal korteks (VTK), lateral pariyetal korteks (LPK) ve prefrontal korteks (PFK) alanlarına odaklanan çalışmada, klinik amaçlarla kortikal iEEG elektrotları implante edilmiş 20 katılımcıya, biri görsel sayı sembollerinin aritmetik işlem haricinde algılanması ile ilgili aktiviteyi, diğeri aritmetik işlem sırasındaki aktiviteyi ölçmeyi amaçlayan iki deney uygulanmıştır. Deney-1'de sayı sembollerine seçici aktivite gösteren alanlar ağırlıklı olarak VTK'da ve daha az sayıda LPK'da tespit edilmiştir. PFK'da sayı sembollerine seçici anlamlı bir aktivite gözlenmemiştir. Deney-2'de, hem deney-1'de sayı sembollerine seçici olduğu tespit edilen tüm alanlarda aktivite kaydedilmiş hem de farklı alanlarda da aktivite izlenmiştir. Elektrofizyolojik bulgular aritmetik işlemlerin gerçekleştirilmesi sırasında VTK, LPK ve PFK alanlarından kaydedilen aktivitenin hem aktivite paterni, hem aktivitenin oluşum zamanı ve sürekliliği hem de belirlenen bölgelerin alt alanlarına dağılımı açısından oldukça heterojen olduğunu göstermiştir. VTK alanı sayı formu alanı (SFA) ve SFA harici, LPK alanı inferiyor (İPL) ve superiyor pariyetal lob (SPL) ile intrapariyetal sulkus (İPS), PFK alanı inferiyor (İFG), orta (OFG) ve superiyor frontal girus (SFG) bölgelerine ayırılarak incelendiğinde SFA harici alan aktivitesinin en yoğun aktivite olduğu, ardından İPS aktivitesinin geldiği ve SFA'nın sağ hemisferde bulunma eğilimi tespit edilmiştir. Sonuç olarak VTK'nın salt sayı sembollerini tanıma dışında işlevleri olduğu; LPK'nın sayı duyusu ve sözel kodlama ile ilişkisi, PFK'nın strateji belirleme ve çalışma belleği işlevleri tartışılarak bu heterojen elektrofizyolojik aktivite tablosu aydınlatılmaya çalışılmıştır.

Abstract:
iEEG is used to identify areas of activation in the human brain during arithmetic operations. The study focuses on ventral temporal cortex (VTC), lateral parietal cortex (LPC) and prefrontal cortex (PFC): the main brain regions active during the execution of arithmetic operations. Two experiments were conducted to 20 participants with cortical iEEG electrodes implanted for clinical purposes: first one to measure the activity of mere perception of numerals and second one to measure the activity while performing arithmetic operations. In Experiment-1, areas showing selective activity for numerals were predominantly detected in VTC and fewer in LPC. No significant selective activity was observed for numerals in PFC. In Experiment-2, activity was recorded in all areas which were selective to numerals in experiment-1, and was also detected in additional brain areas. Electrophysiological findings have shown that the activity recorded from VTC, LPC and PFC during arithmetic operations is highly heterogeneous in terms of their activity patterns, time and duration and their distribution to subregions. When VTC were examined seperately as number form area (NFA) and non-NFA, LPC as inferior and superior parietal lobe and intraparietal sulcus (IPS), PFC as inferior, middle and superior frontal gyrus; it was observed that non-NFA activity is the most intense activity, followed by the IPS, and NFA tends to be located in the right hemisphere. To conclude, this heterogeneous electrophysiological activity picture was tried to be elucidated by discussing higher-order functions of VTC, LPC's role in fact retrieval and PFC's determination of strategy and working memory functions.