The role of contrast and size in motion perception: Behavioral and neuroimaging study of center-surround interactions in primary visual cortex (V1) and middle temporal area (MT+)

Davranışşal deneyler, izleyicinin hareket eden görsel uyaranın yönünü tayin etme becerisinin uyaranın boyutunun büyümesiyle attığını, fakat bu artışın uyarıcı düşük kontrasta sahipse gerçekleştiğini, yüksek kontrasta sahipse de yönü tayin etme becerisinin düştüğünü göstermiştir. Kortikal bölge "orta temporal" (MT+) deki nöronlarının alım alanı organizasyonunun bu gözlemlenen konrast- büyüklük etkileşiminden kaynaklanan algı etkisine sebep olduğu ileri sürülmiştür. Bu önermeyi destekeyen deliller de temin edilmiştirdir literatürde. Fakat, daha önceki araştırmalar, MT bölgesinin aktivitesinin bahsedilen algısal etkiye yol açan tek sorumlu bölge olduğunu kesin bir şekilde test edip göstermemiştir. Bu araştırmada, hareket algısında büyüklük-kontrast etkileşimini işleyen bölgeyi bulmak amaçlanmaktadır. Bu sebeple, görsel korteks (V1) ve MT+'nin aktivite grafiklerinin algısal sonuçlara olan rolünü incelenmektedir. İlk olarak, davranışşsal deneylerle küçük ve büyük (1.67 ve 8.05 derece) boyutlarda hareket eden ve düşük (% 2) veya yüksek (% 99) kontrast seviyesinde Gaborları çevresel bölgede (fiksasyon bölgesine uzaklık sağdan ve soldan 8.02 derece) göstererek literatürdeki sonuçları doğrulayan sonuçları bulduk. Hareket yününün doğru ayırt edildiğini gösteren eşik değerleri (% 79) iki-alternatif zorunlu seçenek (2AFC) tasarımı ile on bir kişi için ölçüldü. Daha önceki araştırma sonucları ile örtüşerek, hareket yönünü doğru ayırt eden eşik değerinin uyarıcı düşük kontrasta sahipken uyarıcının büyüklüğünün artmasıyla azaldığını; yüksek kontrastlıyken ise, uyarıcının büyüklüğünün artmasıyla birlikte arttırdığını gözlemledik. Araştırmanın ikinci aşamasında altı katılımcı, davranışşsal deneydeki uzaysal ve kontrast seviyelerin aynı tutulduğu blok tasarımlı fMRI araştırmasına katıldı. Biz ilk olarak her katılımcı için, yer-belirleme çekimleri ile V1 ve MT+ bölgelerini temsil eden ilgi alanları (ROI) belirledik. Daha sonra, bu bölgeler içerisinde bağımsız bir 'yer belirleme' (localizer) ile küçük boyutta (1.06 derece) uyarıcıyı işleyen 'alt bölge' (sub-ROI) belirledik. Bu kurgu sayesinde, büyük ve küçük boyuttaki uyarıcıların bütün çekim boyunca alt-bölgeyi uyarmasına izin verdik. Bu sayede, alt bölgede gözlemlenen fMRI aktivitesi değişikliği çevrenin merkeze olan etkisini ön plana çıkaracaktı. Uyarıcının merkezine verilen MT+ aktivitesinin ̧cevresel bölge düşük kontrasta sahipken arttığını, yüksek kontrasta sahipken değişmediğini gözlemledik. Bununla birikte, uyarıcının merkezine verilen V1 aktivitesininin çevresel bölge yüksek kontrasta sahip olduğunda arttığını, düşük kontrasta sahipken değişmediğini gözlemledik. Diğer bir deyişle, uyarıcı düşük kontrasta sahip olduğunda, çevresel bölgenin merkezi işleyen MT+ nöronlarına etkisinin destekleyici (facilitative) oldug ̆unu gözlemledik. Bu nöronal iyilişme (neural facilitation) davranışşal deneydeki düşük kontrastlı uyarıcının büyüklüğünün artmasıyla gözlemlenen performans artışını açıklar niteliktedir. Bu sonuçlar, merkez-çevre etkileşiminin V1 ve MT+ bölgeleri için ayrıştığını, büyüklük-kontrast etkileşiminin MT+ bölgesinde başladığına delil göstermektedir.