Brain Dynamics Lab @MEF

  • Sümeyye Özdemir

EKRANDAKİ BEN, BEN MİYİM?: REALİTEYE DOKUNMAK

Doğrudan eylem gözlemi (bkz, action observation) ve sanal gerçeklik (bkz, virtual reality), eylemlerin gözlemlenmesi sırasında beyin aktivasyonlarını tetiklemek için görsel uyaranlar sağlamaktadır. Bununla birlikte, bir kişinin gerçek eli tarafından gerçekleştirilen hareketleri gözlemleme mekanizması ile bir bilgisayar grafiği elinin gerçekleştirdiği hareketleri içeren gözlemleme mekanizması arasındaki fark belirsizliğini korumaktadır. Bu belirsizlik üzerine çalışılan bir araştırmada magnetoensefalografi (bkz, magnetoencephalography-MEG) ile primer motor korteks (bkz, primer motor cortex-M1) aktivasyonu üzerinde gerçek ve bilgisayar grafiği el hareketlerinin videosunu gözlemlemedeki farklılıkları incelemek amaçlanmıştır.

Hareketlerin gözlemlenmesi, motor taklidinde ve yeni motor becerilerin kazanılmasında kritiktir. Vücut hareketlerinin gözlemlenmesi ile motor tepkilerin aktivasyonu arasındaki temel bağlantı, özellikle gelişimsel bilişsel sinirbilim perspektifinden, konuşma öncesi bebeklerde evrimsel öneme sahip davranışsal taklit için insan bebekliğine kadar izlenebilir. Bu bağlamda, yeni bir rehabilitasyon yaklaşımı olarak eylem gözlemi, bir gözlemcinin diğer insanların ne yaptığını, gözlemlenen motor eylem ve onu takip eden potansiyel eylemlerden hareketle sonuçları simüle ederek anlayabildiği dinamik bir süreç olarak tanımlanır. Eylem gözlemi sırasında, gözlemcilerin, normal olarak bu eylemlerin yürütülmesi sırasında aktive olan sinir yapılarını tetiklemek için gözlemcilerin kendileri bu eylemleri gerçekleştirmiş gibi, video kliplerde sağlıklı kişiler tarafından gerçekleştirilen hareketleri/günlük eylemleri dikkatle izlemeleri gerekir.



İnsan ayna nöron sistemi (bkz, mirror neuron system) ve ventral premotor korteks (bkz, ventral premotor cortex-PMv), dorsal premotor korteks (bkz, dorsal premotor cortex-PMd), birincil motor korteks (M1), tamamlayıcı motor alanı (bkz, pre-supplementary motor area-SMA), inferior frontal girus (bkz, inferior frontal gyrus-IFG) ve inferior parietal lobül (bkz, inferior parietal lobule-IPL) gibi eylem gözlemi ağları, bireyler motor eylemleri gözlem, imgeleme, taklit ve yürütme yoluyla öğrendiğinde aktive olur. Eylem gözleminin ardından bu beyin alanlarının aktivasyonu, gözlemlenen eylemi doğrudan o eylemin dahili simülasyonuyla eşleştirerek hareketlerin daha sonra gerçekleştirilmesini kolaylaştırabilir. Ayrıca, eylem gözlemi kortikospinal uyarılabilirliği güçlendirebilir ve primer motor kortekste intrakortikal inhibisyonu azaltabilir. Böylece, eylem gözlemi, inme hastalarının iç eylemle ilgili temsillerin aktivasyonları yoluyla motor becerilerini yeniden öğrenmelerini sağlar.



Son on yılda, sanal gerçekliğin, simüle edilmiş gerçek yaşam nesneleri ve olayları sağlayarak ve bilgisayar teknolojisi aracılığıyla çoklu sensör-motor geri bildirimi (bkz, multi-sensorimotor feedback) üreterek inme hastalarının motor işlevlerini geliştirmelerine yardımcı olduğu bulunmuştur. Sanal gerçeklikteki görsel geri bildirim, kendi ellerini hareket ettirirken aynı veya zıt tarafta sanal bir eli gören inme hastalarında kontralateral veya ipsilateral primer motor korteks aktivitesini modüle eder. Sanal gerçeklik, görsel geri bildirimin özel olarak uyarlanmış manipülasyonunu kullanır ve bireylerin motor ve günlük işlevleri iyileştirmesini sağlamak için gerçek durumları simüle eder.


Eylemin gözlenmesi ve sanal gerçeklik, beyin aktivasyonlarını tetiklemek ve insanların öğrenmesine yardımcı olmak için farklı türde görsel uyaranlar sağlamaktadır. Eylem gözlemi sırasında, insanlar genellikle başka bir sağlıklı bireyin gerçekleştirdiği hareketleri video kliplerde gözlemler. Sanal gerçeklik sırasında, insanlar sanal bir sahnede animasyonlu veya sanal bir el tarafından gerçekleştirilen bilgisayar aracılı hareketleri izler. Bu iki tür görsel uyaranın gerçekliği ile ilgili olarak, eylem gözleminde, sanal gerçekliğin aksine gözlemlenen hareketler nispeten gerçektir.



Görsel-1: Grafik özeti.


Bu bağlamda yirmi sağlıklı yetişkinden oluşan katılımcı grubu, bireysel olarak, bir manyetoensefalografi ortamında bulunmuştur ve aynı gün gerçekleştirilen üç deneysel koşulda farklı görsel sunumları izleme talimatı almıştır. Bu deneysel koşullar şöyle sıralanabilir: (1) Dinlenme durumu koşulu: Her katılımcıdan, ekranda gösterilen artı işareti retikülüne gözlerini sabitlemesi istenmiştir. (2) Gerçek el hareketlerinin videosu (VRH durumu): Her katılımcıya rahat kalması ve sağlıklı bir yetişkinin topu kavrayıp bıraktığı videoyu izlemesi talimatı verilmiştir. (3) Bilgisayar grafiği el hareketlerinin videosu (CGH durumu): Her katılımcıya bir topu kavrama ve bırakma sırasında bilgisayar grafiği el hareketlerini izleme talimatı verilmiştir. Tüm koşullar 4 ila 4,5 dakika süreyle devam eder. Videolar, topu kavrama (10 s) ve serbest bırakma (5 s) ile her 15 saniyede bir ilmeklenmiş kısa kliplerden oluşmaktadır, bu kliplerde 16 ila 18 defa topun tutulması ve bırakılması, 4 ila 4,5 dakika arasında gerçekleştirilmiştir.


Görsel-2: Deneysel prosedürün akış şeması. Elektrik stimülasyonunun başlamasından sonra 400 ila 900 ms arasında değişen beta geri tepme salınım gücü (kırmızı dikdörtgen), M1 aktivitesini temsil eder.

*Notlar: CGH = bilgisayar grafiği el hareketlerinin videosu; VRH = gerçek el hareketlerinin videosu; M1 = birincil motor korteks.


Tüm deneysel koşullar sırasında, bir elektrik stimülatörü ile katılımcının sol elinin medyan sinirine aralıklı elektriksel uyaranlar aynı anda uygulanmıştır. Yukarıda belirtilen uyaran yoğunluğu, manyetoensefalografi kayıtlarından önce her katılımcı için ayrı ayrı ölçülmüştür ve yoğunluk değerleri, katılımcı içindeki farklı koşullar arasında değişmezdir. Ampirik kanıtlar, beta salınımlarının, bu çalışmada sol elin elektriksel stimülasyonu nedeniyle sağlıklı bireylerin sağ hemisferinde yakalanabilen primer motor korteksten kaynaklandığını göstermiştir. Beta salınımları, medyan sinir uyarımını takiben büyüklükte zayıflamış ve daha sonra, 0.4 ila 0.9 saniyelik zaman aralığında (yani beta geri tepmesi) uyarıcı öncesi taban çizgisi seviyesinin üzerinde nispi bir artış göstermiştir. Bu ritmik aktivite katılımcılar başka birinin el hareketlerini gözlemlerken kısmen bastırılmıştır. Bu nedenle, beta ribaund ekspresyonunun (bkz, the expression of beta rebound) daha fazla bastırılması, primer motor kortekste daha fazla aktivasyonu göstermektedir.

Sonuç olarak bu çalışma, gerçek el hareketlerinin videosunun gözlemlenmesi sırasında (yani VRH durumu) ve bilgisayar grafiği el hareketlerinin videosunun (yani CGH durumu) gözlemlenmesi sırasında primer motor korteks kortikal aktivasyonlarının benzer olduğunu göstermiştir. Aynı zamanda bu iki gözlem koşulundaki primer motor korteks aktivasyonları, dinlenme durumunda olanlardan önemli ölçüde farklı bulunmuştur.



Görsel-3: Üç koşulda, genel ortalamalı zaman-frekans haritaları ve M1'in ilgili beta geri tepme salınımları. Sol panel, üç koşulda katılımcılar arasında ortalama elektrik kaynaklı beta geri tepme salınımlarının (kırmızı dikdörtgenler) zaman-frekans haritalarını sunar: dinlenme durumu, CGH ve VRH. Sağ panel, M1'deki temel güce göre en reaktif frekans bantlarının (2 Hz) ortalama gücü olarak tanımlanan beta salınımlarının zamansal gelişimini gösterir.


Bulgular, gerçek bir elin videosu veya bir bilgisayar grafiği elinin sağladığı hareketlerin görsel uyaranlarının primer motor korteks aktivasyonlarını tetiklediğini göstermiştir. Bu sonuçlar, kauçuk el yanılsama paradigmasını (bkz, the rubber hand illusion paradigm) kullanan vücut sahipliği üzerine yapılan önceki çalışmaların bulgularına benzemektedir. Eylem gözleminde başka bir kişinin hareketlerini gözlemleyen sağlıklı kişilerde artmış kortikospinal uyarılabilirlik (bkz, corticospinal excitability) ve motor sistemin kolaylaştırılması bulunmuştur. Ayrıca, ampütasyonlu hastalarda olduğu gibi, sanal gerçeklikte eksik bir vücut parçası yanılsaması yaşayan sağlıklı katılımcılarda kortikospinal yollar inhibe edilmiştir. Bu çalışma, eylem gözlemi ve sanal gerçeklik tarafından üretilen görsel uyaranların klinik ortamlarda motor rehabilitasyon için yararlı ve pragmatik eğitim olabileceğine dair kanıt sağlamaktadır.

Neticede, sağlıklı bir kişinin gerçek eli tarafından gerçekleştirilen el hareketlerinin ve bilgisayar grafiği eliyle gerçekleştirilen bu tür hareketlerin bir videodaki gözlemi, sağlıklı yetişkinlerde benzer motor kortikal aktivasyonları uyandırmıştır. Bu çalışma, insan hareketlerinin gözlemlenmesi ile aynı hareketlerin üretimi arasındaki bağlantı ve rehabilitasyon uygulamalarında eylem gözlem terapisi ve sanal gerçekliğin potansiyel kullanımı için nörofizyolojik bir temel sağlamaktadır.


GÖRSEL KAYNAKÇA

Hsieh, Y.-W.; Lee, M.-T.; Lin, Y.-H.; Chuang, L.-L.; Chen, C.-C.; Cheng, C.-H. Motor Cortical Activity during Observing a Video of Real Hand Movements versus Computer Graphic Hand Movements: An MEG Study. Brain Sci. 2021, 11, 6. https://dx.doi.org/10.3390/brainsci11010006

Limanowski, J., Litvak, V., Friston, K. Cortical beta oscillations reflect the contextual gating of visual action feedback. NeuroImage, 222(2020).

https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.117267

Schmitt, O., Modersitzki, J., Heldmann, S., Wirtz, S., Hömke, L., Heide, W., Kömpf, D., Wree, A. Three-dimensional cytoarchitec-tonic analysis of the posterior bank of the human precentral sulcus. Anat Embryol, 210(2005), 387-400.

DOI 10.1007/s00429-005-0030-8

Virtual Reality Movement - Web Development & Technology Resources (codecondo.com)

KAYNAKÇA

Hsieh, Y.-W.; Lee, M.-T.; Lin, Y.-H.; Chuang, L.-L.; Chen, C.-C.; Cheng, C.-H. Motor Cortical Activity during Observing a Video of Real Hand Movements versus Computer Graphic Hand Movements: An MEG Study. Brain Sci. 2021, 11, 6. https://dx.doi.org/10.3390/brainsci11010006

66 görüntüleme0 yorum

Son Paylaşımlar

Hepsini Gör

NEURALINK