1 / 51

Prof.Dr. Pekcan Ungan H.Ü. Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı

BEYNİN İŞLEVLERİYLE ELEKTRİKSEL AKTİVİESİ ARASINDAKİ İLİŞKİLER. “SİNAPS KAVŞAĞINDA PSİKİYATRİ” GÜZ OKULU, 1-5 Eylül 2003, Artvin T. Psikiyatri Derneği Elazığ Şubesi ve İnönü Üniversitesi. Prof.Dr. Pekcan Ungan H.Ü. Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı. ~ 1928. ElectroEncephaloGraph .

bevan
Download Presentation

Prof.Dr. Pekcan Ungan H.Ü. Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. BEYNİN İŞLEVLERİYLE ELEKTRİKSEL AKTİVİESİ ARASINDAKİ İLİŞKİLER “SİNAPS KAVŞAĞINDA PSİKİYATRİ” GÜZ OKULU, 1-5 Eylül 2003, Artvin T. Psikiyatri Derneği Elazığ Şubesi ve İnönü Üniversitesi Prof.Dr. Pekcan Ungan H.Ü. Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı

  2. ~ 1928 ElectroEncephaloGraph E E G Hans Berger (1873 - 1941) elektroensefalogram

  3. EEG nin oluşumu

  4. PSTH EP PSTH EP Hücresel deşarj aktivitesi (PSTH) ile Uyarılmış Potansiyeller (EP) arasındaki korelasyon Uyanık Yavaş dalga uykusu Karmos et al. / Evoked cortical field potential and unit responses in the wakefullness-sleep cycle in cats. In: Koella et al. (eds.): Sleep’86. Stuttgart, Gustav Fisher Verlag, pp: 287-289(1988)

  5. EEG: hücre-dışı akımlar MEG: hücre-içi akımlar Akım dipolü – EEG _ + +  Tek bir sinir hücresinin elektriksel aktivitesi kafa yüzeyinden kaydedilemez.  Ancak, dipolleri birbirine paralel olacak biçimde histoanatomik düzene sahip çok sayıda hücre senkron biçimde çalışırlarsa belirli ve anlamlı bir EEG ya da MEG aktivitesi kaydedilebilir. MEG

  6. EEG MEG

  7. Hücreler-arası senkronizasyon sonucunda oluşan EEG örnekleri Oksipital alfa aktivitesi (10 Hz patlamaları) Normal kişi (göz kapalı) Epileptik hasta (absans nöbeti) ‘Petit mal’ epileptik deşarjlar (3 Hz diken-dalga)

  8. Uyanıklık ve uyku safhalarında EEG

  9. EEG nin spektral bilşenleri δ α θ γ β Güç (µV2) delta teta alfa beta gama 2 3 5 7 20 30 50 70 1 1 Frekans (Hz)

  10. UYARILMIŞ POTANSİYELLER  Uyarılmış Potansiyeller, zaman içindebirbirini izleyen (değişik latanslı) ve genellikle herbirisi beyindeki bir başka sürece ait olan ardışık dalgalardan oluşurlar.  Dalga latansları, bu dalgaların kaynaklandıkları düzeyler hakkında kabaca bir fikir verirler.  Uyarılar-arası zaman kısaltıldıkça, önce uzun latanslı yanıtlar, daha sonra kısa latanslılar kaybolur. Dalgaların “toparlanma süreleri” (recovery cycle) olarak bilinen bu özellik, bağımsız yanıt bileşenlerinin birbirinden ayrılması için kullanılır. Kısa latanslı: Beyin sapı Orta latanslı: Tegmentum; talamus; birincil korteks 10 ms uyarı Uzun latanslı: İkincil korteks; assosiyasyon alanları 50 ms uyarı İşitsel Uyarılmış Potansiyeller 500 ms uyarı

  11. milisaniye SCD SCD HARİTALARI VE DİPOL KAYNAKLARI P Ungan, S Yagcioglu, C Goksoy: Differences between the N1 waves of the responses to interaural time and intensity disparities: Scalp topography and dipole sources. Clinical Neurophysiology, 112: 485-498, 2001

  12. EŞDEĞER AKIM DİPOLLERİ EEG EEG / MEG + MRI

  13. MRI yanıtının dinamiği Stimulation (alternating checkerboard) brain-oxygenation-level-dependent BOLD-fMRI functional magnetic resonance imaging fMRI aktivasyon haritası

  14. Gall’in frenolojik yaklaşımı bir bakıma doğru, bir bakıma yanlıştı. 37 mental & moral özellik: • • • düzen dikkatlilik süreklilik savaşkanlık mükemmeliyet arkadaşlık yıkıcılık yapıcılık kendine saygı hesaplama renk ağırlık lisan • • • Franz Joseph Gall (1758-1828)

  15. serebral lokalizasyonism Carl Wernicke (1870 lerde) Pierre Paul Broca (1860 larda) Broca’nın “Tan” isimli bir afazik hastasının otopsi ile çıkarılmış beyni

  16. Gustav Fritsch Eduard Hitzig (hayvanlarda, motor korteks stimülasyonu) Feodor Krause (insan hastalarda, motor korteks stimülasyonu) David Ferrier (1843-1928) Penfield’in homonculus’u

  17. Beynin fonksiyonları Hissetme (duyular)Koku, görme, işitme, tad-koku, dokunma, ağrı Denge ve harekete ilişkin süreçler kas, tendon ve iskelet bileşenlerinden gelen bilgilerin değerlendirilmesi Temel içgüdüler ve duygular açlık, cinsel istek, hiddet, nefret, korku, sahiplenme, vb. Temel davranışsal repertuvarRefleksler, temel ve öğrenilmiş hareket şablonları, oyun, ortamı araştırma, vb. Kognitif yetenekler Dikkat, ilişki kurma, bellek ve öğrenme, tanıma, soyutlama, yaratıcılık, tercih, vb.

  18. Uyarılmış potansiyeller - fonksiyon ilişkisine örnekler

  19. Endojen yanıtlar üzerinde ‘öncü’ (priming) etkisi Ardışık yüz görüntüsü çiftleri ile uyarılan potansiyeller Unprimed: yabancı yüzden sonra tanıdık yüz; Primed same: tanıdık yüzden sonra aynı resim; Primed different: tanıdık yüzden sonra, aynı kişinin değişik bir resmi. 0 500 ms S .R . Schweinberger et al.: Event-related brain potential evidence for a response of inferior temporal cortex to familiar face repetitions. Cognitive Brain Research 14: 398–409 (2002).

  20. Kısa süreli bellek taraması ve N1 amplitüdü 1 2 3 EM Conley et al.: The N100 auditory cortical evoked potential indexes scanning of auditory short-term memory. Clin. Neurophysiol. 110: 2086-2093 (1999)

  21. Bellek yükü (set-size) arttıkça, N1 amplitüdü azalıyor 5 6 EM Conley et al.: The N100 auditory cortical evoked potential indexes scanning of auditory short-term memory. Clin. Neurophysiol. 110: 2086-2093 (1999)

  22. Tekrarlananı tanıma etkisi Ekzojen / Endojen bileşenler P3 + 2 µV 400 ms Tekrarlandığı için sayılan sözcükler Yeni olduğu için sayılmayan sözcükler E. Düzel: When, where, what: the electromagnetic contribution to the WWW of brain activity during recognition. Acta Psychologica 105: 195-210 (2000).

  23. MMN (Mismatch Negativity) Fark-potansiyel (aykırı-standart) yanıtlar aykırı standart zaman Aykırı uyaranlar Standart uyaranlar

  24. Bebeklerde MMN Cheour et al.: Development of language-specific phoneme representations in the infant brain. Nat Neurosci 1998;1:351-353.

  25. 8 P3 6 4 2 0 N2 -2 -4 0 100 200 300 400 500 600 Dikkatin ERP ler üzerindeki etkisi MMN P2 µV P1 standart uyaran aykırı uyaran (dikkat yok) aykırı uyaran (dikkat) N1 ms

  26. P300 (P3) ‘3-uyaran’ paradigması: Bir standart uyaran, İki aykırı uyaran: a) hedef uyaran b) hedef olmayan uyaran ‘Kolay’: Hedef standarttan kolayca ayrılabiliyor. ‘Zor’ : Hedef standarttan kolayca ayrılamıyor. P3a: anterior-santral P3b: parieto-santral P3b P3a MD Comerchero, J Polich: P3a and P3b from typical auditory and visual stimuli Clin. Neurophysiol. 110: 24–30 (1999)

  27. Novelty-P3 (erken ve geç bileşenler) nP3 dalgası, iki bileşenden oluşuyor: P3erken: parietal/santral; dikkate bağlı olarak değişmiyor. P3geç: frontal/santral; uyarıya dikkat edildiği zaman daha büyük kaydediliyor. P3a E Yago et al .: Spatiotemporal dynamics of the auditory novelty-P3 event-related brain potential Cognit. Brain Res. 16: 383–390 (2003)

  28. Spontan EEG - fonksiyon ilişkisine örnekler

  29. Alfa ve gamma aktiviteleri, affektif görsel uyarılar tarafından module edilirler. hoş nötr nahoş M Müller at al.: M Processing of affective pictures modulates right-hemispheric gamma band EEG activity. Clin. Neurophysiol. 110: 1913-1920 (1999)

  30. Bellek performansı ve EEG Normalized percent power (O1) Sözcükleri hatırlama görevi sırasında İyi (sürekli çizgi) ve kötü (kesikli çizgi) bellek performansı gösterenler. W Klimesch: EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis. Brain Res. Rev. 29: 169–195 (1999).

  31. % ERD % ERD % ERD % ERD theta ERS (5-8 Hz) words faces Sözcükleri ve yüzleri tanıma görevi sırasında EEG gücünde değişmeler % ERD % ERD alpha ERD lower (8-10 Hz) higher (10-13 Hz) sözcükler dolu daireler: gerçekten yeni; boş daireler : gerçekten eski. time (ms) time (ms) yüzler time (ms) time (ms) AP Burgess, JH Gruzelier: Short duration power changes in the EEG during recognition memory for words and faces. Psychophysiology 37: 596–606 (2000).

  32. EMG ile kortikal EEG arasında koherens T Mima and M Hallett: Electroencephalographic analysis of cortico-muscular coherence: reference effect, volume conduction and generator mechanism. Clin. Neurophysiol. 110: 1892-1899 (1999).

  33. Hazırlık Potansiyelleri (Bereitschaftspotential) basit karmaşık -6 -4 -2 0 2 movement onset seconds İstemli hareketlerde, hareketten çok önce başlayan bir negatif kayma BASİT KARMAŞIK RQ Cui et al.: High resolution DC-EEG mapping of the Bereitschaftspotential preceding simple or complex bimanual sequential finger movement. Exp. Brain Res. 134:49–57 (2000).

  34. Değişik kognitif görevler sırasındaki EEG değişiklikleri Anderson and Sijercic (1996) Referans görev Gevşeme Mektup yazma bir arkadaşa, seslendirmeksizin, kafadan mektup yazmak Matematik işlem yapma çok kolay olmayan bir çarpma problemini çözmek Görsel sayma hayal edilen bir kara tahtaya, sırayla rakamlar yazıldığını düşünmek Geometrik bir şekli hayali olarak döndürmek belirli bir 3 boyutlu kapalı şeklin bir eksen etrafında döndüğnü hayal etmek. Bir sınıflandırıcı (sinirsel ağ) kullanmak suretiyle, herbir EEG aktivitesinin hangi göreve ait olduğu, belirli doğruluk düzeylerinde saptanabilmektedir.

  35. Bir kişi, beyninin elektriksel aktivitesini kontrol edebilir (brain/computer interface -BCI-) Bir hareketi yaptığını düşünmek Roma grubu (Babiloni et al., 1999) Hayal edilen el ve ayak hareketleri sırasında 8–30Hz bandında EEG değişiklikleri (signal space projection - SSP- technique) Graz grubu (Pfürtscheller et al., 2000) Planlanan veya hayal edilen el ve ayak hareketleri sırasında α ve β bantlarında ERD/ERS Bir hareketi ya da hareket içermeyen bir kognitif görevi yaptığını düşünmek Oxford/London grubu (Penny & Roberts, 1999) El hareketlerinin hayal edilmesi ve mental aritmetik sırasında 8–30Hz bandında EEG değişiklikleri (görsel geri-besleme ile BCI) Operant koşullama ve EEG eğitimi New York grubu (Wolpaw et al., 1991; Vaughan et al., 1996) Santral µ aktivitesinde (8–12 Hz band) değişme Tübingen grubu (Birmbauer et al., 1999) ERD / ERS EA Curran, MJ Stokes: Learning to control brain activity: A review of the production and control of EEG components for driving brain–computer interface (BCI) systems. Brain and Cognition 51: 326–336 327 (2003).

  36. Olaya ilişkin desenkronizasyon / senkronizasyon (ERD/ERS) Bir parmağın hareket ettirilmesi G Pfurtscheller, FH Lopes da Silva: Event-related EEG/MEG synchronization and desynchronization: basic principlesClinical Neurophysiology 110: 1842-1857 (1999)

  37. Beta power; grand average Beta senkronizasyonu A. Stancak, G. Pfurtscheller: Event-related desynchronisation of central beta-rhythms during brisk and slow self-paced finger movements of dominant and nondominant hand. Cognit. Brain Res. 4: 171–183 (1996).

  38. Farklı ekstremitelerin hareketi, farklı frekans bantlarında, farklı ERD/ERS paternleri oluşturuyorlar. BCI G Pfurtscheller et al.: Foot and hand area mu rhythms. Int. J. Psychophysiol. 26: 121-135 (1997)

  39. Kürsör hareketini kontrol eden mu ritmi genliği ile, kürsörün yukarıya/aşağıya hareketi arasındaki ilintinin (r2) skalp topografisi. C3 elektrodu için, hareketin yönü ile EEG arasındaki ilintinin (r2) spektrumu (EEG nin frekansına göre değişimi) Tek denek. TM Vaughan et al.: EEG-based communication: analysis of concurrent EMG activity. Electroenceph. clin. Neurophysiol. 107: 428–433 (1998).

  40. Robot-kolların EEG ile kontrolü MAL Nicolelis

  41. EEG yardımıyla, bir robota kumanda edilmesi Gerçek zamanlı neurophysiology: Çok sayıda beyin bölgesinden yapılan nöronal kayıtlar, tasarlanmakta olan motor davranışı saptayabilen bir bilgisayar modeline veriliyor. Bu modelin çıktısı da bir robotun kontrolünü sağlayabiliyor. MAL Nicolelis, S Riberio: Multielectrode recordings: the next steps. Current Opinion in Neurobiology 12: 602-606 (2002)

  42. Alzheimer hastalığı grubunda, alfa bandındaki koherens değerlerinin normallere göre düşük olduğu bölgeler koherens: normal - hasta (AD) koherens farkı: T. Locatellia, et al.: EEG coherence in Alzheimer’s disease. Electroenceph. clin. Neurophysiol. 106: 229–237 (1998)

  43. Şizofreni ve P300 JM Ford et al.: Left temporal deficit of P300 in patients with schizophrenia: effects of task. Int. J. Psychophysiol. 38: 71-79 (2000).

  44. Deneğin motivasyonu P300 genliğini etkiliyor Bir yıl sonra, aynı denekler: İkinci seansa başlarken, deneklere ek bir talimat verilmiyor. 20 denek: İkinci seansa başlarken, deneklerden, hedef uyarıya daha fazla dikkat etmeleri isteniyor. MT Carrillo-de-la-Peña, F Cadaveira: The effect of motivational instructions on P300 amplitude. Neurophysiol. Clin. 30: 232-239 (2000).

  45. 10 µV P300 genliği, şizofreni semptomlarının ağırlığı için bir ölçü olabilir P300 genliği, pozitif semptomlar ile negatif korelasyon gösteriyor; fakat negatif semptomlarla bir ilişki göstermiyor . M Higashima: Auditory P300 amplitude as a state marker for positive symptoms in schizophrenia: cross-sectional and retrospective longitudinal studies. Schizophrenia Research 59: 147– 157 (2002).

  46. Pz Cz Fz Çeşitli hastalık ve rahatsızlıklarda P300 P300, bilişsel işlevlerin bozulduğu bütün durumlarda etkileniyor. Ayırıcı tanı için şimdilik uygun değil. Fakat, diğer bulgularla birlikte kullanılırsa, tanıya çok yardımcı olabilir. J Polich, K Herbst: P300 as a clinical assay: rationale, evaluation, and findings. Int. J. Psychophysiol. 38: 3-19 (2000).

  47. Bir parametrenin NORMAL / HASTA ayırımı amacıyla kullanılabilirliği için, o parametrenin değişme katsayısı (CV) önemli bir ölçüttür. HASTALIK SAĞLIK S.D. Değişme katsayısı: CV = S.S./ortalama µ KESİNLİKLE NORMAL KESİNLİKLE HASTA P300 latansı, labratuvar testlerinin çoğundan daha küçük ‘CV’ ye sahip Laboratuvar testleri CV (%) Kolesterol : 14-15.5 HDL : 24-25.3 Trigliseridler : 36.5-44.5 Plasma Kortizol : 24.3-33 Glukoz : 22-29.5 Serum hızı : 19.5 Hemoglobin & Potasyum : 3.2-8 TSH : 9-45 J Polich, K Herbst: P300 as a clinical assay: rationale, evaluation, and findings. Int. J. Psychophysiol. 38: 3-19 (2000).

  48. P50 baskılanması (sensory gating) schizophrenia migraine RJ Erwin et al.: P50 abnormalities in schizophrenia: relationship to clinical and neuropsychological indices of attention. Schizophr. Res. 33: 157–167 (1998). A Ambrosini et al.: Reduced gating of middle-latency auditory evoked potentials (P50) in migraine patients: another indication of abnormal sensory processing? Neurosci. Let. 306: 132-134 (2001).

  49. EEG ve ERP parametreleri, kişilik özelliklerinin ve psikiyatrik bozuklukların elektrofizyolojik endofenotipleridir. Twin and family studies of the human electroencephalogram: a review and a meta-analysisC.E.M. van Beijsterveldt, G.C.M. van Baal / Biological Psychology 61 (2002) 111-138 Alfa (8-12 Hz) frekans bandındaki EEG gücü (h2: 79%) Vogel, 2000; Boomsma et al., 1997; van Beijsterveldt and Boomsma, 1994) EEG alfa tepe frekansı (çok yüksek MZ ikiz korelasyonu, fakat düşük DZ korelasyonu (h2: 81%) Christian et al., 1996; Lykken et al., 1982; Posthuma et al., 2001b; Stassen et al., 1999 P300 amplitüdü ve latansı (yüksek genetik etkiler; sırasıyla, h2: 65% ve 51%) Vogel, 2000; Boomsma et al., 1997; van Beijsterveldt and Boomsma, 1994) P50 baskılanması (duyusal kapılama; şizofreni için bir biyolojik işaret, Freedman et al., 1991; 2000) Myles-Worsley et al., 1996; Young et al., 1996 (h2: 44%) EEG koherensi -elektrot kombinasyonları üzerinden ortalanmış- (h2: 60, 65 ve 60%; θ, α ve β için) van Baal et al., 2001a; van Beijsterveldt et al. (1998a) N400 anlam uyumsuzluğu yanıtı (normallerde, ipucu olmadan; alkol-bağımlılarında, ipucu olsa da; Porjesz and Begleiter, 1996) Almasy et al., 2001 (h2: 9-41%; elektroda bağlı olarak, oksipitalde maksimum) Gecikmeli yanıtlama görevinde Yavaş Dalga (çalışma belleği yükü; Ruchkin et al., 1995) Hansell et al., 2001 (h2: 35-37% ve 51-52%; sırasıyla, prefrontal and parietal bölgelerde) [h2 : Kalıtsallık (heritability): Genetik faktörlerden gelen varyansın toplam varyans içindeki yüzdesi.]

  50. Özel olarak tasarlanmışuyaranlar, uyarım paradigmaları ya da görevler yardımıyla, duyusal ve kognitif sistemlerselektif olarak uyarılabilirler. konuşma, müzik bellek ve öğrenme ilişkilendirme dikkat algı kognitif süreçler kognitif sürece özel stimulus ve/veya görev paradigması (örneğin, ’oddball’ ve düğmeye basma) UYARIM YA DA GÖREV ‘top-down / bottom-up’ etkileşimler duyusal süreçler somatosensoryel görsel BEYİN şiddet incelik işitsel non-spesifik uyaranlar (algılanabilen herhangi bir stimulus) Yer harekete ilişkin alt-modaliteye özel stimululus (örneğin, lateral doğrultuda kayma) modaliteye özel stimulus (örneğin, bir sesin başlaması)

More Related