Nesne ve Mekânsal Bağlam İlişkisinin Nöral Temellerinin Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme ile Araştırılması

Bayram A., Sütçübaşı B., Kurt E., Bilgiç B., Gürvit İ. H., Demiralp T. (Yürütücü)

TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2022 - 2026

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Destek Programı: 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı
Başlama Tarihi: Ekim 2022
Bitiş Tarihi: Kasım 2026

Proje Özeti

Özgün Değer: Çevre koşullarına bağlı önemli retinal görüntü değişimlerine rağmen insanlar nesneleri ve birçok nesnenin birlikte oluşturduğu sahneleri güvenilir ve hızlı bir şekilde tanıyabilirler. Sahne, mekânsal olarak düzenlenmiş arka plan öğeleri ve çok sayıda ayrı nesneden oluşan, gerçek dünya ortamının anlamsal olarak tutarlı ve adlandırılabilir bir görünümüdür. Bu çerçevede, nesne algısı kişinin etkileştiği, mekânsal olarak kompakt antiteleri hedef alırken sahnealgısı ise kişinin içinde hareket ettiği mekânsal olarak dağıtılmış antiteleri değerlendirir.

Görme sisteminde, süperior longitudinal fasikül görsel alanlardan daha dorsale doğru bir yol izleyerek posterior parietal kortekste sonlanarak “nerede” sorusuna yanıt oluşturan uzamsal özellikleri işlerken inferior longitudinal fasikül ise görme alanlarından inferior temporal kortekse doğru ilerleyerek “ne” sorusunu yanıtlayan ventral yolağı oluşturur. Bu genel fonksiyonel anatomik organizasyon çerçevesinde fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRG) çalışmaları nesne tanıma ile ilişkili olarak lateral oksipital kortekste bir nesne seçici korteks ve sahne tanıma ile ilişkili olarak da parahippokampal mekân alanı, retrosplenial kompleks/medial mekân alanı ve oksipital mekân alanı olmak üzere üç kortikal bölgeyi ortaya çıkartmıştır. Ancak insanda sahne tanımaya ilişkin üç farklı alanın bulunma gerekçesi ve nesnelerin sahne bağlamında algılanışı sürecine bu özelleşmiş alanlarının ne tür özgün katkılar sağladığı henüz aydınlatılmamıştır.

Bu alanların gerçek dünya davranışlarına katkılarını incelemenin bir yolu da çevreyle amaçlı bir şekilde etkileşme sürecinde, çevrenin özelliklerini analiz etme, kodlama ve bu bilgiyi, istenen bir mekânsal konuma ulaşmak için vücudu manevra yaptırmak için kullanma yeteneğini kapsayan mekânsal navigasyon sürecinin incelenmesidir. Mekânsal navigasyon sırasında hippokampus, entorhinal korteks ve dorsal striatum gibi yapıların önemli rolü ortaya konmuş, ancak bu alanların nesne ve sahne algılama bölgeleri ile etkileşim dinamikleri henüz yeterince incelenmemiştir.

Projenin temel özgünlüğü, literatürde daha önce birbirinden ayrı olarak çalışılmış olan nesne ve sahne tanıma ve mekânsal navigasyonun bir arada çalışılacak olması ve bu çerçevede her üç süreçle ilişkilendirilmiş beyin yapıları arasındaki etkileşimlerin bütüncül şekilde ortaya konacak olmasıdır.

Yöntem: Çalışmanın örneklemi sağ elli yetişkin 40 sağlıklı katılımcıdan oluşacaktır. Katılımcılara davranışsal ve nöropsikolojik testler uygulanarak kognitif açıdan sağlıklı oldukları nesnel bir şekilde ortaya konacak, ardından görüntüleme çalışmaları İ.Ü. Hulusi Behçet Yaşam Bilimleri Araştırma Laboratuvarı Nörobilim Birimi’nde bulunan 3 T MRG cihazı (Phillips, Achieva, Best, Hollanda) ile 32 kanallı SENSE kafa bobini kullanılarak gerçekleştirilecektir. Projede öncelikle, konvansiyonel statik imgeler kullanılarak, muğlak veya net sahneler üzerinde muğlak veya net nesnelerin yer aldığı resimlerin sunumu sırasındaki fMRG aktivasyon ve bağlantısallık bulgularından varyans analizi (ANOVA) ile nesne ve sahne tanıma alanlarının etkileşim modelleri ortaya konacaktır. Ardından, katılımcının tarayıcı içinde bir joystick aracılığıyla kontrol edeceği navigasyon sürecinde, net veya muğlak görüntülenen hedef nesnelerin bulunması ödevini içeren iki sanal navigasyon görevinde, sahne ve nesne tanıma ve navigasyonla ilişkilendirilmiş beyin yapıları arasındaki etkileşimler incelenecektir. Her iki deneyin ardından gerçekleştirilecek bellek denemelerinde, ilgili nesne ve sahnelerin bellek kayıtlarının sorgulanması sırasındaki aktivasyon ve bağlantısallıklar da değerlendirilecek, böylelikle nesne ve sahnelerin belleğe kayıt sürecindeki etkileşimleri de araştırılmış olacaktır.

Yönetim: Proje, kognitif nörobilim alanında elektrofizyolojik ve nörogörüntüleme yöntemleriyle kapsamlı araştırmalar yürütmüş olan İstanbul Üniversitesi Sinirbilim Lisansüstü Programı, Hulusi Behçet Yaşam Bilimleri Araştırma Laboratuvarı (İÜ-HUBAL) ve İstanbul Tıp Fakültesi, Fizyoloji ve Nöroloji Anabilim Dallarından araştırmacılar ve bu araştırmacılarla birlikte tezlerini yapmakta olan İleri Nörolojik Bilimler doktora programı öğrencilerinin katkısıyla gerçekleştirilecektir. Proje için gerekli en temel cihaz olan 3 Tesla MRG sistemi, İÜ-HUBAL’da araştırma ağırlıklı olarak hizmet sunmaktadır.

Yaygın Etki: Sahne ve nesne algısı ve navigasyon süreçlerine ilişkin nöral devrelerin etkileşimlerinin aydınlatılması, kognitif nörobilim alanında yüksek atıflı bilimsel yayınlar ve bir doktora tezinin başarıyla tamamlanmasının yanında, “makine görüşü” ve yapay zekâ algoritmalarında kullanılan görsel algı ve navigasyon modellerinin geliştirilmesine ve görsel-mekânsal yeteneklerde bozulmaya yol açan çeşitli nörolojik hastalıkların tanı ve takibine, ve özellikle nörodejeneratif hastalıklarda sanal gerçeklik ortamında yetenek koruyucu egzersizlerin geliştirilmesine katkı sağlayacaktır.