Otomatik ve istemli başlatılan alt ekstremite motor hareketine eşlik eden beyin hemodinamik ve elektrofizyolojik mekanizmalarının incelenmesi

Abstract

İnsan hareketleri uyarana yanıt olarak başlatılan (otomatik) ve kendiliğinden başlatılan (istemli) hareketler olmak üzere iki türe ayrılmaktadır. Bilinçli kararlarımızı günlük hareketler yapmaya hazırlayan faktörler, içsel olarak ve dışsal olarak üretilen tetikleyiciler arasındaki bir süreklilik boyunca var olmaktadır. Bu çalışmanın amacı, farklı adım başlatma görevleri sırasında beyinde gerçekleşen elektrofizyolojik değişiklikleri Elektroensefalografi (EEG) osilasyon yöntemi ve hemodinamik değişiklikleri Fonksiyonel Yakın Kızılötesi Spektroskopisi (fYKS) yöntemi ile araştırmak, istemli ve otomatik başlatılan alt ekstremite motor hareketlerinde yanıt ile ilişkili nöral mekanizmaları incelemek, böylece sağlıklı yürüyüş başlatmada bilinçli kararların anlaşılmasına katkıda bulunmaktır. Çalışmaya 18-30 yaş arası sağlıklı genç katılımcılar (n=10) dahil edildi. Katılımcılar eş zamanlı olarak 29 kanal EEG, 46 kanal fYKS ve 4 kanal Elektromiyografi kaydı sırasında istemli adım başlatma, otomatik adım başlatma, otomatik adım başlatma sırasında inhibisyon ve çalışma belleği sırasında adım başlatma görevleri gerçekleştirdi. EEG bulgularımızda, teta, alfa ve beta yanıtlarında hem görevler hem de lokasyonlar arasında anlamlı farklılık olduğu görüldü (p<0,05). İstemli adım başlatma için Fronto-Parieto-Oksipital bölgenin, otomatik adım başlatma için Fronto-Temporo-Parietal bölgenin, adım başlatma sırasında inhibisyon görevi için Fronto-Santro-Temporo-Parietal bölgenin, çalışma belleği sırasında adım başlatma görevi için de Fronto-Santro-Temporo-Parietal bölgenin etkili olduğu bulundu. Adım başlatma sürecinde uyaran tipine spesifik olarak ayrı bölgelerin farklı aktivasyon dereceleri ile görev aldığı görüldü. İstemli adım başlatmanın uyarana yanıt olarak adım başlatma, inhibisyon ve çalışma belleği süreçlerinden farklılaştığı bulundu. Bulgularımız, adım başlatma sürecinde temel merkezi bir nöral ağın varlığı ile beraber, görev türüne özel bölgelerin var olduğu ve bu bölgelerin aktivasyon derecesinin değişebileceğini göstermektedir.Human movements may subdivide into two categories; induced (automatic) and self-initiated (voluntary) motion in response to stimuli. Factors that prepare our conscious decisions to make daily actions exist along a continuum between internally and externally generated triggers. This study aims to investigate the electrophysiological changes in the brain during different step initiation tasks with the EEG oscillation method and the hemodynamic changes with the Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) technique, to examine the neural mechanisms associated with the response is voluntary and automatically initiated lower extremity motor movements, thus contributing to the understanding of conscious decisions to launch a proper gait. Ten healthy young participants that aged between 18 to 30 years were included in the study. Participants were asked to perform voluntary step initiation, automatic step initiation, inhibition during automatic step initiation, and step initiation during working memory during the simultaneous recording of 29 channels of EEG, 46 channels of fNIRS, and 4 channels of Electromyography. The EEG analysis result showed a significant difference in theta, alpha and beta responses between tasks and locations (p<0.05). The Fronto-Parieto-Occipital region for voluntary step initiation, the Fronto-Temporo-Parietal region for automatic step initiation, the Fronto-Centro-Parietal region for the inhibition task during step initiation, and the Fronto-Temporo-Parietal region for the step initiation were found to be activated during the working memory tasks. In the step initiation process, it was observed that different regions, specific to the stimulus type, were elaborated with diverse degrees of activation. The voluntary step initiation is distincted from step initiation, inhibition, and working memory processes in response to the stimulus. Our findings indicate that, together with the presence of a primary central neural network in the step initiation process, task type-specific regions exist and the degree of activation of these regions can vary.