Investigation of functional connectivity in aging and neurodegeneration by emotional face stimuli and EEG event-related coherence
Uzunlar, S. H. (2022). Yaşlanmada ve nörodejenerasyonda işlevsel bağlantısallığın, emosyonel yüz ifadeleri uyaranı ve EEG olaya-ilişkin koherans yöntemi ile incelenmesi (Tez No. 711897) [Yüksek lisans tezi, İstanbul Medipol Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
Bu tez; elektrofizyolojinin tarihsel gelişiminden EEG sinyal çözümlenmesinin temellerine, olaya-ilişkin potansiyellerden (ERP) salınımsal dinamikler ve koherans yöntemlerine kadar sinirbilimde EEG kullanımına dair kapsamlı bir kuramsal ve yöntembilimsel çerçeve sunmaktadır. Bu güçlü kuramsal zemin üzerine kurgulanan çalışmada ise, duygusal yüz ifadeleri (kızgın, mutlu, nötr) uyaranı eşliğinde sağlıklı yaşlanma, amnestik Hafif Bilişsel Bozukluk (aHBB), Alzheimer Demans (AD), Parkinsonlu Hafif Bilişsel Bozukluk (PHBB) ve Parkinson Demans (PD) gruplarından oluşan 108 kişilik geniş bir klinik örneklemde teta bandı olaya-ilişkin EEG koheransı incelenmiştir. Oylumsal iletim ve ortak referans etkilerini arındıran ileri sinyal işleme yöntemleri (ICA ve CSD) kullanılarak gerçekleştirilen bu araştırma, hem sağlıklı hem de nörodejeneratif süreçlerdeki işlevsel bağlantısallık değişimlerini ve telafi mekanizmalarını ortaya koymakta; hem de EEG yöntemlerinin klinik ve araştırmacı kullanımı için kılavuz niteliğinde bütüncül bir kaynak sunmaktadır.
Temel Bilgiler
- Tez Adı: Yaşlanmada ve Nörodejenerasyonda İşlevsel Bağlantısallığın, Emosyonel Yüz İfadeleri Uyaranı ve EEG Olaya-İlişkin Koherans Yöntemi İle İncelenmesi
- Yazar: Samet Hakan Uzunlar
- Danışman: Prof. Dr. Bahar Güntekin
- Kurum: İstanbul Medipol Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Sinirbilim Anabilim Dalı (2022)
- Destekleyen Kurum: TÜBİTAK (218S314 kodlu Fransa-Türkiye İkili İş Birliği Projesi)
Özet
Bilişsel kayıpların eşlik ettiği nörobilişsel bozukluklarda ve sağlıklı yaşlanmada yüz ifadesi tanımaya ilişkin bilişsel performans etkilenmektedir. Bunun yanı sıra, yüz ifadelerine verilen beyin yanıtları arasında, belirli lokalizasyonlarla karakterize güç ve faz kitlenmesi farkları bulunmaktadır. Kortikal yıkımlara ve sağlıklı değişimlere bağlı beyin bölgeleri arasındaki işlevsel bağlantısallık değişimlerinin izi koherans ile sürülmüştür. 108 kişilik örneklem, sağlıklı yaşlı (n = 25, SY), hafif bilişsel bozukluk (amnestik n=25, aHBB ve Parkinsonyen n=15, PHBB) ve demans (Alzheimer n=25, AD ve Parkinson n=16, PD) içerikli 5 gruptan oluşmaktadır. Kızgın, mutlu ve nötr yüz ifadesi uyaranı sunulurken, 32-kanallı EEG kaydedilmiştir. Veri ICA ve CSD kullanılarak artifakt, ortak referans ve oylumsal iletim etkilerinden arındırılmıştır. Uyaran sonrası açığa çıkan (50-400 ms) teta yanıtlarının koheransın-büyüklüğünün-karesi değerleri hesaplanmış ve Fisher’ın-Z-değerine dönüştürülmüştür. Etkileşimler; F3, F4, C3, C4, T7, T8, Tp7, Tp8, P3, P4, O1, O2 kanallarının inter-hemisferik ve intra-hemisferik (Frontal ve santral merkezli) çiftleri kullanılarak, tekrarlı-ölçümler ANOVA modelleri ile karşılaştırılmıştır. İntra-hemisferik karşılaştırmalarda; genel grup farkı yoktur, sağ yarımküre soldan yüksek, frontal-temporoparietal ve santral-oksipital bağlar frontal-oksipitalden yüksek, kızgın yüz nötrden yüksek (özellikle santral-oksipitalde) bağlantısallığa sahiptir. İnter-hemisferik karşılaştırmalarda; sağlıklılar Parkinson gruplarından yüksek, aHBB grubu demanslardan ve Parkinson gruplarından yüksek, kızgın yüz ifadesinde SY ve aHBB grupları AD, PHBB ve PD gruplarından yüksek, mutlu yüz ifadesinde ise aHBB grubu PD’den yüksek bağlantısallığa sahiptir. Emosyonel içerikli yüz işlemlenmesine yönelik işlevsel bağlantısallık amnestik tip hafif bilişsel bozuklukta korunmaktadır ve telafi mekanizması savıyla uyumludur. Alzheimer demans ve Parkinson gruplarında ise inter-hemisferik bağlarda düşmektedir. Parkinson gruplarındaki düşüş özellikle oksipital ağırlıklıdır ve bulgular korteks-altı yapıların bozunumunu göstermektedir.
Anahtar Sözcükler: Alzheimer hastalığı, Bağdaşımcılık, Bağlantısallık, Demans, Duygusal uyaran, Elektroensefalografi (EEG), Hafif kognitif bozukluk, Nörobilişsel hastalıklar, Parkinson hastalığı, Yüz ifadesi
Abstract
Cognitive performance of facial expression recognition is affected in aging and neurocognitive disorders accompanied by cognitive deficits. The present study aims to compare the elderly with or without different cognitive impairments with event-related EEG coherence in emotional facial expressions. 25 healthy elderly controls (HC), 25 amnestic mild cognitive impairment patients (MCI), 25 patients with Alzheimer’s disease (AD), 15 patients with Parkinson’s disease with mild cognitive impairment (PDMCI), and 16 patients with Parkinson’s disease dementia (PDD) were included in the study. EEG was recorded while angry, happy, and neutral facial expressions were presented. The artifacts were rejected by using Independent-Component-Analysis and Current-Source-Density. Magnitude-squared coherence values of theta (4-7Hz, 50-400ms) responses were calculated. Inter-hemispheric and intra-hemispheric (frontal and central centered) pairs of F3, F4, C3, C4, T7, T8, Tp7, Tp8, P3, P4, O1, O2 channels were used. Two separate inter and intra hemispheric repeated-measures-ANOVA models were used for group comparisons. In intra-hemispheric comparisons; there was no general group difference, the right hemisphere was higher from the left, the frontal-temporoparietal and central-occipital pairs were higher from the frontal-occipital pair, and the angry face was higher from the neutral (especially central-occipital). In inter-hemispheric comparisons; healthy individuals were higher from Parkinson’s groups, aHBB group was higher from dementias and Parkinson’s groups, SY and aHBB groups were higher from AD, PHBB and PD groups under angry facial expression, and aHBB group was higher from PD under happy facial expression. Functional connectivity for emotional face processing was partially preserved in amnestic-type mild cognitive impairment, and this finding is consistent with the compensatory mechanism argument. The inter-hemispheric functional connectivity of Alzheimer’s dementia and Parkinson’s groups were decreased. The decline in Parkinson’s groups was predominantly occipital-dominated, and the findings indicate degradation of subcortical structures.
Keywords: Alzheimer disease, Coherence, Connectivity, Dementia, Affective stimulus, Electroencephalography, Mild cognitive impairment, Neurocognitive disorders, Parkinson disease, Facial expressions
