Kauçuk el yanılsamasının ayna nöron aktivitesi üzerine etkisinin elektrofizyolojik olarak incelenmesi
Electrophysiological investigation of the effect of rubber hand illusion on mirror neuron activity
Yazar: HATİCE ESRA YAVUZER
Danışman: DOÇ. DR. MURAT ZİNNUROĞLU ; PROF. DR. BÜLENT CENGİZ
Gazi Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Fiziksel Tıp ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2017
Konu: Fiziksel Tıp ve Rehabilitasyon = Physical Medicine and Rehabilitation
Dizin: Beden = Body ; Beden algısı = Body image ; Elektrofizyoloji = Electrophysiology ; Kauçuk = Rubber ; Nöronlar = Neurons ; Yanılsama = Illusion

Özet:
Bedensel benlik algısı gibi temel deneyimlerimizin, diğer bedenlerle olan etkileşimlerimiz tarafından yönlendirildiği ve bu tür etkileşimlerin ayna nöron sistemi tarafından desteklendiği ileri sürülmektedir. Ancak, bedensel öz farkındalık ile ayna nöron sistemi arasındaki bağlantıları açıklamaya yönelik bütünsel bir mekanizma modeli henüz bulunmamaktadır. Kauçuk el yanılsaması (KEY) aracılığı ile oluşturulan vücut sahipliği algısındaki bozulmanın, ayna nöron aktivitesi üzerine etkisinin elektrofizyolojik olarak incelendiği bu çalışmada, vücut sahipliği algısı ile ayna nöron sistemi arasındaki ilişkinin nöral temellerinin anlaşılmasına katkıda bulunulması amaçlandı.
Çalışma kriterlerini karşılayan 25 sağlıklı gönüllüden, sahte ele yönelik aidiyet hissi deneyimleyen 20'si çalışmaya dahil edildi. Araştırmanın deney süreci, yanılsama ve kontrol bölümlerinden oluşmakta idi. Sağlıklı gönüllüler, hem yanılsama hem de kontrol grubunda olacak şekilde farklı günlerde iki ayrı bölüme de katıldı. Yanılsama ve kontrol bölümleri üç oturumdan oluşmakta idi ve her bir oturum sonlandıktan sonra 15 dakika ara verildi. Bütün oturumlarda, ayna nöron sistemini aktive etmek amacıyla katılımcılara, 210 saniye süren ve sol elin uzanma-kavrama hareketlerini gösteren bir video-klip izletildi. Bu video gösteriminde, elin uzanma ve kavrama hareketlerinin farklı motor çıktıları olarak tasarlanmış 15 adet kısa video-klip yer almakta idi ve video-klip geçişleri sırasında 4-5 saniye boyunca ekran karartıldı. Bu eylemler sırasında 1. dorsal interosseoz (1. Dİ) kası aktif iken, abduktör dijiti minimi (ADM) kası göreceli olarak sessiz idi.  Yanılsama bölümünde, 2. oturum başlamadan hemen önce KEY oluşturuldu ve video-klip sonlandığında yanılsama ortadan kaldırıldı. Kontrol bölümünde ise KEY oluşturulmadı.
Motor kortikal uyarılabilirlikteki değişiklikler, tek atımlı transkraniyal manyetik uyarım (TMU) ile 1. Dİ ve ADM kaslarından elde edilen MUP'lar (motor uyandırılmış potansiyel) aracılığı ile incelendi. Video-klip izletilmeden hemen önce, ortalama bazal MUP amplitüdü hesaplandı. Video-klip izletilirken motor çıktı sırasında manyetik uyarı verilerek elde edilen MUP amplitüdlerinin ortalaması hesaplandı. Ayna nöron aktivitesindeki değişiklikler, ortalama MUP amplitüdlerindeki artma ve azalma ile ölçüldü.     
Yanılsama ve kontrol bölümündeki tüm oturumlarda, motor çıktı sırasında elde edilen ortalama MUP amplitüdleri, bazal ölçüme göre anlamlı derecede yüksek bulundu (p<0.001). Yanılsama bölümünde MUP amplitüdünün oturuma bağlı olarak değiştiği belirlendi (p=0.02). Kontrol bölümünde ise oturum MUP amplitüdü üzerine anlamlı etkiye sahip değildi (p>0,05). Karşılaştırmalı istatistiksel analiz sonucunda,  yanılsama oluşturulduktan sonraki (2.) oturumda elde edilen MUP amplitüdleri, yanılsama oluşturulmadan önceki (1.) oturumda elde edilen MUP amplitüdlerine kıyasla anlamlı derecede düşük saptandı (p =0.011). Yanılsama oluşturulduktan hemen sonraki (2.) ile yanılsama ortadan kaldırıldıktan sonraki (3.) oturumlarda elde edilen ortalama MUP amplitüdleri karşılaştırıldığında p değeri 0,05 bulundu. Yanılsama oluşturulmadan önceki (1.) ve yanılsama ortadan kaldırıldıktan sonraki (3.) oturumlarda elde edilen ortalama MUP amplitüdleri karşılaştırıldığında ise, aralarında anlamlı fark yoktu (p>0,05). Tekrarlı ölçümlerde 3 faktörlü ANOVA, yanılsama oturumunda, oturum ve uyarı zamanı arasında anlamlı etkileşim olduğunu ortaya koydu (p <0.001). KEY'in şiddeti ile ayna nöron aktivitesindeki baskılanma miktarı arasında anlamlı bir ilişki saptanmadı (p>0,05). MUP'ların modülasyonları kasa özgü değildi (p>0,05).
Çalışmanın sonucunda, KEY'in vücut sahipliği algısında yarattığı bozulmanın, ayna nöron aktivitesini azalttığı gösterilmiştir. Bu da, ayna nöron sisteminin, tutarlı bir vücut sahipliği algısına gereksinim duyduğunu göstermektedir. Yanılsama sonlandırıldıktan sonra yapılan ölçümlerde, ayna nöron inhibisyonunun daha az miktarda da olsa devam etmesi, KEY'in nöral plastisiteye neden olabileceğini düşündürmüştür. Bunun yanısıra, ayna nöron sisteminin, vücut bölümleri ve yakın çevre alanının temsilindeki değişimleri kodlayan beyin alanları ile arasında doğrudan bir ilişki olduğu, KEY paradigması aracılığı ile elektrofizyolojik olarak kanıtlanmıştır. Böylece, beden imgesi ve vücut algısının bozulduğu nörolojik ve psikiyatrik hastalıklarda, vücut sahipliği algısının geliştirilmesine yönelik olarak, nörorehabilitasyon alanında ayna nöron plastisitesinden yararlanılmasını teşvik edici deneysel bir kanıt sunulmuştur.

Abstract:
It has been suggested that our basic experiences such as  sense of bodily self are driven by our interactions with our bodies and that such experiences are supported by mirror neuron system. However, so far there is no holistic mechanism model explaining the connections between bodily self awareness and mirror neuron system. The aim of the present study, in which the effect of impairment in sense of body ownership produced by rubber hand illusion (RHI) on   the  activity  of  mirror  neurons  was  investigated  was to contribute to   the recognition of neural foundations of the relation between sense of body ownership and mirror neuron system.
Of 25 healthy volunteers meeting study criteria, 20 who experienced the feeling of ownership of the fake hand were included in the present study. Experimental process included illusion and control parts. Healthy volunteers participated in both different part (i.e. illusion and control ) on different days. Illusion and control parts included three sessions and there was an interval of 15 minutes after the end of each session. In all sessions, in order to activate mirror neuron system, participants were made to watch a video lasting 210 seconds and showing reaching and grasping actions of left hand. This video included 15 short video-clips designed as different motor outputs of reaching and grasping movements of the hand. During passages from video-clip to video-clip, screen has darkened for 4-5 seconds. Throughout these movements, while 1. DI (1. dorsal interosseous) muscle was active, ADM (abductor digiti minimi) muscle was relatively silent.  In illusion part, RHI was produced just before the onset of 2nd session and when video ended, illusion was terminated. As to control part, no RHI was produced in that part.   
The changes in motor cortical excitability were examined with single pulse transcranial magnetic stimulation (TMS), via motor evoked potentials (MEP) obtained from 1. DI and ADM. Immediately before video-clips were watched, mean baseline MEP amplitude was calculated.  While video-clips are being watched, magnetic stimulus was given during motor output and mean value of MEP amplitudes was calculated. Alterations in motor neuron activity was measured with increases and decreases in mean MEP amplitudes. 
In all sessions in illusion and control parts,  MEP amplitude measurments obtained during motor output were found to be significantly higher than the baseline measurements  (p<0.001). In illusion part, it was established that MEP amplitude varied depending on the session (p=0.02). However, in control part, session had no significant impact on MEP amplitude (p>0,05). After comparative statistical analysis, MEP amplitude values obtained at 2nd session after illusion was produced were found to be significanly lower than MEP amplitudes obtained before illusion was produced (1st session, p=0.011). When mean MEP amplitudes obtained just after illusion (2nd session) and those obtained after illusion was finished  (3rd session)  were compared,   p value of  the difference was found to be 0,05. However,  when mean MEP amplitudes obtained in sessions prior to development of illusion  (1st session) were compared with those obtained after the termination of illusion (3rd session),  no significant difference was found between them (p>0,05). Three-way repeated measurments ANOVA test revealed that there was significant interaction between session and stimulation time in illusion session (p <0.001).  No significant relation was found between the degree of RHI and the quantity of suppression in mirror neuron activity (p>0,05). The modulations in MEPs were not specific to muscle (p>0,05).
In conclusion, it was demonstrated in the present study that impairment in sense of body ownership caused by RHI decreased the activity of motor neurons. This, in turn, indicates that mirror neuron system requires a consistent sense of body ownership. In measurements carried out after illusion is terminated, motor neuron inhibition continued even if at lesser degrees, which suggests that RHI may give rise to neural plasticity. In addition, the fact that there is a direct relation between mirror neuron system and brain parts coding changes in the representataion of body parts and peripersonal space was proven electrophysiologically. Thus, an experimental evidence has been presented encouraging the utilization of mirror neuron plasticity in neurorehabilitataion for the development of sense of body ownership in neurological and psychiatric diseases in which body image and perception have been impaired.