Olaya Ġlişkin Potansiyel Kayıt Yöntemleri Kognitif Paradigmalar Prof. Dr. Sacit Karamürsel İstanbul Tıp Fakültesi, Fizyoloji Anabilim Dalı sacit@istanbul.edu.tr
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.
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.
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.
Cerrahi koşullarda subdural elektrodlarla alınan kortikal kayıtlar, özellikle epilepsi cerrahisinde odağın, travma ve yer kaplayan lezyonların sınırlarının tespitinde klinikte gitgide daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
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. BT ve MR ile koordinatları kabaca belirlenen çekirdeklerin kesin yerlerinin belirlenmesi stereotaksik cerrahi ile perop gerçekleştirilmektedir.
Kognitif İşlevler sırasında beyinde ortaya çıkan elektriksel potansiyel değişimlerini kaydetmeyi amaçlar.
Hangi zihinsel işlevlerin hangi beyin bölgelerinde gerçekleştirildiği eskiden beri en yaygın ilgi alanını oluşturmuştur.
Kognitif süreçlere etkili ilaçların kullanımına paralel olarak sinir şebekeleri arasındaki haberleşmede rol oynayan kimyasal aracıların etkili oldukları bölgeler ve yollar önem kazandı.
Lezyon Çalışmaları Stimülasyon (Elektriksel, Kimyasal) Çalışmaları İşlevsel Nörogörüntüleme Çalışmaları
PET
fmri
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 100-200 ms sürerken, bu basit ödev günümüzde en hızlı bilgisayar için hala büyük bir problem oluşturur.
Nasıl?
Uzaysal Çözümleme (mm) EEG Zamansal Çözümleme (s) 1 ms 1 s 1 dak 10 dak 1 saat
Duysal Uyarılma Potansiyelleri (UP) Bir Patern Dönüşümü Görsel Uyarılma Potansiyeli (GUP) kaydı
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
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
Nöropsikiyatri alanında duysal işlevleri değerlendirmek için uyarılma potansiyellerine (UP, evoked potentials, EP) başvurulurken, bilişsel işlevleri değerlendirmek için ise nöropsikolojik testlere başvurulmuştur.
Nöropsikolojik Testler Kognitif psikoloji ve davranışsal nörobilim tekniklerini kullanırlar Odağı lokalizasyondan işleve (sürece) yönlendirirler dikkat süreçleri, yürütücü işlevler vb.
Davranışsal Psikoloji Uyaran Yanıt
Uyumsuzluk Negativitesi (Mismatch Negativity, MMN) ISI = 2-4s
P300 ISI = 2-4s
ISI = 2-4s ISI = 2-4s
P3a - P3b P3a P3b
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)
CNV
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).
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
P50 Fz S1 S2 GDS=3 GDS=4 GDS=5 Cz
N400: Semantik süreçlere bağlı olarak ortaya çıkan bir OİP Semantik bağlamın bozulması
P600: Sentaktik (dilbilgisine göre) hata + Müzikte harmonik bağlamın bozulması
N400 vs. P600