İnmeyi öngörebilir miyiz? Beyin elektrofizyolojisi

Transkript

1 İnmeyi öngörebilir miyiz? Beyin elektrofizyolojisi Prof.Dr.Sacit Karamürsel İ.Ü.İstanbul Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı Sacit Karamürsel 1/77

2 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 2/77

3 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 3/77

4 Beyin: vücut ağırlığının -> %2 si Kardiak output un Tüm vücutta kullanılan oksijenin -> %15 ini alır -> %20 sini kullanır (beyin işlevleri sırasında görüntüleme teknikleri ile artış ya da azalış %5 civarındadır) Sacit Karamürsel 4/77

5 Normal bireyler ortalama arteriyel basınç mmhg arasında iken sabit bir serebral akıma sahiptir. Altında ya da üstünde beyin kan akımı lineer olarak azalır ya da artar Sacit Karamürsel 5/77

6 %5 CO 2 solumak beyin kan akımını %50 artırır. %7 CO 2 ikiye katlar (ekstraselüler ph üzerinden etkili olabilir) %100 O 2 %13 azaltır %10 O 2 %35 artırır. Mekanizmaları iyi bilinmiyor. Sacit Karamürsel 6/77

7 K+ ve adenozinin (hayvanlarda vazodilatasyona yol açar) de rolü olabilir. Sacit Karamürsel 7/77

8 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 8/77

9 Serebrovasküler hastalık Demansa yol açabilir: Enfarktların yerleşimi: Talamik ya da inferomedial temporal hasar (arka serebral arter, genellikler iki taraflı) amneziye yol açabilir. Orta serebral arter kognitif ve davranışsal bozukluğa yol açabilir. İki taraflı inferomedial frontal lob hasarı bellek zayıflamasına yol açabilir. Sacit Karamürsel 9/77

10 Tek tek bir etkisi görülmeyecek çok sayıda dağınık enfarkt demansa yol açabilir En az 100 ml beyin dokusu hasar görmelidir. Küçük damar hastalığı (lakünalara yol açan, derin ak maddeyi etkileyen difüz iskemik lezyonlar) davranış değişiklikleri, piramidal belirtiler ve üriner enkontinansa yol açabildiği gibi demansa da yol açabilir. Sacit Karamürsel 10/77

11 Daha erken aşamalarda da kognitif işlevlerde bozukluklar meydana gelebilir ve bu bozukluklar çeşitli testlerle ortaya konabilir. Sacit Karamürsel 11/77

12 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 12/77

13 Ġnmeyi Tanımlamak Olayın başlangıcı Embolik tıkanma Sınıflama Ġskemik inme Ref 1, p 227, C1, 2, L5; p 228, 1, L6 Ref 1, p 227, C2, 1, L1; p 231, C2, 1, L1,2 Ref 1, p 236, C1, 2, L1, 3, L1,4, C2, L1 Trombotik tıkanma ĠNME = 24 saatten daha fazla süren, genellikle lokalize, nörolojik defisit kanıtları Vasküler kanama Hemorajik inme Sacco RL. In: Merritt s Textbook of Neurology 1995: dan uyarlanmıştır Sacit Karamürsel 15/77

14 İnmelerin Büyük Çoğunluğu İskemiktir Hemorajik İnme 10% 30% 70% 80% İskemik İnme Adapted from RL Sacco. In: Merritt's Textbook of Neurology 1995; Sacit Karamürsel 16/77

15 İskemik İnmeyi Anlamak Bölüm I Atriyal fibrilasyon (emboli oluşumu) Aterosklerotik plaklar Embolik tıkanma Plak fragmanları Plak yırtılması Trombotik tıkanma Ġskemik inme Ref 1, p 227, C1, 2, L5; p 228, 1, L6 Ref 1, p 227, C2, 1, L1; p 231, C2, 1, L1,2 Ref 1, p 236, C1, 2, L1, 3, L1,4, C2, L1 Ref 3, p 831, C1, 1, L1 Ref 4, p 469, C2, L4 Ref 5, p 1439, Fig 74-1 Trombus oluşumu Vasküler kanama Hemorajik inme Sacco RL. In: Merritt s Textbook of Neurology 1995: ; Hart RG et al Ann Intern Med 2003;138: ; Phillips SJ et al. In: Hypertension: Pathophysiology, Diagnosis, and Management 1995: ; Rothrock JF, Hart RG. In: Hemostasis and Thrombosis: Basic Principles and Clinical Practice 1994: Sacit Karamürsel 17/77

16 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 20/77

17 Elektroansefalogram (EEG), merkezi sinir sistemi hücrelerinin elektriksel aktivitelerinin bir bileşkesidir. büyük elektrodlarla saçlı deri üzerinden subdural elektrodlarla korteks üzerinden ya da iğne elektrodlarla derin yapılardan kaydedilebilir. Sacit Karamürsel 21/77

18 Uzun yıllardır kullanılagelen klinik amaçlı EEG dışında, yine birkaç onyıldır kullanılan olayla ilişkili potansiyeller de uyarı ile zamansal olarak kitli EEG dilimlerinin ortalamalarının alınması ile gerçekleştirilen invazif olmayan kayıt ve analiz yöntemleridir. Sacit Karamürsel 22/77

19 Günümüzde gitgide artan sayıda elektrodla alınan EEG verisi ile beyin aktivitesi haritalama, elektriksel potansiyel kaynaklarının belirlenmesi metodları hem hızlı bilgisayarların hem de yeni yeni geliştirilen karmaşık matematiksel modellemelerin ve algoritmaların sayesinde mümkün olabilmektedir. Sacit Karamürsel 23/77

20 Sacit Karamürsel 24/77

21 Sacit Karamürsel 25/77

22 Daha ayrıntılı hesaplamalar Sacit Karamürsel 26/77

23 Sacit Karamürsel 27/77

24 Koherans analizi Sacit Karamürsel 28/77

25 Dipol yerelleştirme Sacit Karamürsel 29/77

26 Cerrahi koşullarda EEG Subdural elektrodlarla alınan kortikal kayıtlar özellikle epilepsi cerrahisinde odağın, travma ve yer kaplayan lezyonların sınırlarının tespitinde klinikte gitgide daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Sacit Karamürsel 30/77

27 BT ve MR ile koordinatları kabaca belirlenen çekirdeklerin kesin yerlerinin belirlenmesi stereotaksik cerrahi ile perop gerçekleştirilmektedir. Sacit Karamürsel 31/77 Tek ve çok hücre aktivitesi: mikro ve semimikro-elektrodlarla derin beyin yapılarından alınan kayıtlar, günümüzde özellikle hareket bozukluklarının cerrahi tedavisinde, beyin çekirdeklerinin yerlerinin tespitinde kullanılmaktadır.

28 Sacit Karamürsel 32/77

29 Kognitif Potansiyeller Kognitif İşlevler sırasında beyinde ortaya çıkan elektriksel potansiyel değişimlerini kaydetmeyi amaçlar. Sacit Karamürsel 33/77

30 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 34/77

31 Hangi zihinsel işlevlerin hangi beyin bölgelerinde gerçekleştirildiği eskiden beri en yaygın ilgi alanını oluşturmuştur. Sacit Karamürsel 35/77

32 Kognitif süreçlere etkili ilaçların kullanımına paralel olarak sinir şebekeleri arasındaki haberleşmede rol oynayan kimyasal aracıların etkili oldukları bölgeler ve yollar önem kazandı. Sacit Karamürsel 36/77

33 Sacit Karamürsel 37/77

34 Lezyon Çalışmaları Stimülasyon (Elektriksel, Kimyasal) Çalışmaları İşlevsel Nörogörüntüleme Çalışmaları Sacit Karamürsel 38/77

35 PET Sacit Karamürsel 39/77

36 fmri Sacit Karamürsel 40/77

37 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 41/77

38 Bir nöron bilgisayarın bir transistöründen 10 6 kez daha yavaş çalışmasına karşın (nöron: 10-3 s, transistör: 10-9 s) beynin masif PARALEL işlem kapasitesi beyne birçok ödevde çok daha büyük bir yetkinlik sağlar. Örneğin, beynin fotoğraftaki tanıdık bir yüzü tanıması ms sürerken, bu basit ödev günümüzde en hızlı bilgisayar için hala büyük bir problem oluşturur. Sacit Karamürsel 42/77

39 Sacit Karamürsel 43/77

40 Nasıl? Sacit Karamürsel 44/77

41 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 45/77

42 Uzaysal Çözümleme (mm) EEG Zamansal Çözümleme (s) 1 ms 1 s 1 dak 10 dak 1 saat Sacit Karamürsel 46/77

43 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 47/77

44 Duysal Uyarılma Potansiyelleri (UP) Bir Patern Dönüşümü Görsel Uyarılma Potansiyeli (GUP) kaydı Sacit Karamürsel 48/77

45 Sacit Karamürsel 49/77

46 SAĞ HEMĠSFER giyinme, konstrüksiyon, karmaşık nonverbal algısal yetiler, dikkatin spasyal yönlendirilmesi, nonverbal bellek giyinme, konstrüksiyon, hemispasyal ihmal, vücut yüzeyi ihmali Görme alanı bozuklukları, renk algısı bozuklukları, hareket algısı bozuklukları nonverbal işitsel ödev ve prozodi ödevleri non-verbal bellek Sacit Karamürsel 50/77

47 SOL HEMĠSFER linguistik işlev testleri, sol-sağ tanıma, parmak tanıma, hesap, verbal bellek Muhakeme, iç görü, mental esneklik, mantık yürütme, soyut düşünce, planlama, sıralama, dikkat, deklaratif bellek Ġsimlendirme, okuma, hesap yapma verbal bellek bozukluğu Sacit Karamürsel 51/77

48 Nöropsikiyatri alanında duysal işlevleri değerlendirmek için uyarılma potansiyellerine (UP, evoked potentials, EP) başvurulurken, bilişsel işlevleri değerlendirmek için ise nöropsikolojik testlere başvurulmuştur. Sacit Karamürsel 52/77

49 Nöropsikolojik Testler Kognitif psikoloji ve davranışsal nörobilim tekniklerini kullanırlar Odağı lokalizasyondan işleve (sürece) yönlendirirler dikkat süreçleri, yürütücü işlevler vb. Sacit Karamürsel 53/77

50 Davranışsal Psikoloji Uyaran Yanıt Sacit Karamürsel 54/77

51 Sacit Karamürsel 55/77

52 Sacit Karamürsel 56/77

53 Sacit Karamürsel 57/77

54 Uyumsuzluk Negativitesi (Mismatch Negativity, MMN) ISI = 2-4s Sacit Karamürsel 58/77

55 P300 ISI = 2-4s Sacit Karamürsel 59/77

56 ISI = 2-4s ISI = 2-4s Sacit Karamürsel 60/77

57 P3a - P3b P3a P3b Sacit Karamürsel 61/77

58 CNV (Contingent Negative Variation) paradigması: beklenti, geciktirilmiş yanıt 1500 ms 6 s S1 koşullandırıcı uyaran S2 buyurucu uyaran S1 S2 S1 ile S2 arasında yavaş negatif bir potansiyel kayması (slow negative shift) Sacit Karamürsel 62/77

59 CNV Sacit Karamürsel 63/77

60 CNV, dorsolateral prefrontal korteksin, birbiriyle ilişkili ancak zamansal olarak ayrık iki olay arasında - yanıtın geciktirilmesi - çalışma belleği - motor planlama ve - hazırlanan eyleme yönlendirilmiş dikkat işlevlerini yerine getirişini yansıtmaktadır (Fuster). Sacit Karamürsel 64/77

61 Duyusal Kapılama: yinelenen önemsiz duyusal girdinin filtrelenmesi Genellikle P50 kapılama paradigmasıyla değerlendirilir. 500 ms 10 s S1 S2 S1 S2 Normal erişkin deneklerde S1, S2 ye karşı elde edilen P50 genliğini yaklaşık %80 civarında azaltır Sacit Karamürsel 65/77

62 P50 Fz S1 S2 GDS=3 GDS=4 GDS=5 Cz Sacit Karamürsel 66/77

63 N400: Semantik süreçlere bağlı olarak ortaya çıkan bir OİP Semantik bağlamın bozulması Sacit Karamürsel 67/77

64 P600: Sentaktik (dilbilgisine göre) hata + Müzikte harmonik bağlamın bozulması Sacit Karamürsel 68/77

65 N400 vs. P600 Sacit Karamürsel 69/77

66 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 70/77

67 Beyindeki kognitif olayları gerçekleştiren yapılardaki sinaptik bağlantıların büyük çoğunluğu inhibitör yapıdadır. Sacit Karamürsel 71/77

68 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit Sacit Karamürsel 72/77

69 Yavaş dalgalar büyür (Delta, teta, alfa) Hızlı dalgalar küçülür (beta, gama) Sacit Karamürsel 73/77

70 Beyin Metabolizması Serebrovasküler hastalıklar ve beyinde yol açtıkları örnekler Hipertansiyon ve inme Yapısal hasar olmaksızın fonksiyonel düzeyde neye bakılabilir? EEG Beynin kognitif işlevleri ve buna yönelik araştırmalar, görüntüleme teknikleri Paralel işlemlemenin önemi ve zayıf noktaları Eldeki imkanlar UP ve kognitif potansiyeller Beyindeki sinaptik bağlantılar ve inhibisyon EEG spektrumundaki değişiklikler Kognitif potansiyellerle erken tespit? Sacit Karamürsel 74/77

71 Kognitif potansiyellerde latans ve genlik değişimleri DC kaymalar? Sacit Karamürsel 75/77

72 Amplitude (uv) ERP to standards Time (ms) Sacit Karamürsel 76/77

73 Amplitude (uv) ERP to targets Time (ms) Sacit Karamürsel 77/77