Spatially informed voxelwisemodeling and dynamic scenecategory representation in the human brain

İnsanlar kategori çıkarımında bulunabilmek için doğal sahnelerdeki global bilgiyi hızlıca işleme konusunda etkileyici bir yeteneğe sahiplerdir. Fakat doğal ortamda dinamik bir şekilde karşımıza çıkan sahne kategorilerinin serebral kortekste birkaç temel sahneye duyarlı bölgenin ötesinde temsil edilip edilmediği ve ediliyorsa nasıl edildiği netleşmemiştir. Bu soruyu çözümlemek için bu çalışmada denekler gerçek film sahnelerinden kesitler izlerlerken tüm beyinden kan oksijenlenme seviyesine bağlı tepkiler kaydedilerek dinamik görsel sahne temsilinin nasıl ve nerede gerçekleştiği incelenmiştir. Doğal ortamdaki nesneler ve fiillerin istatistiksel topluluğunu yansıtan sahne kategorilerine seçiciliği tahmin etmek için voksel-bazlı enkoding modellemesi yapılmıştır. Voksel-bazlı modelleme (VM) kompleks doğal uyaranlardaki zengin nitelik setine verilen tepkileri tek voksel seviyesinde tahmin etmek için kullanılan güçlü bir yöntemdir. Ancak, VM komşu vokseller arasındaki korelasyonları ihmal ettiği için yüksek seviyede ölçüm gürültüsü olduğunda işlevsel seçicilik tespitindeki hassaslık azalabilmektedir. Bu çalışmada komşu vokseller arasındaki tepki korelasyonlarından faydalanmak için uzaysal-destekli voksel-bazlı modelleme (SPIN-VM) tekniğini öne sürüyoruz. Paylaşılan bilgiyi en ideal biçimde kullanabilmek için, SPIN-VM model niteliklerine ek olarak uzaysal komşuluklar arasında da regülarizasyon uygulayarak tek voksel seviyesinde tepki tahminleri üretmektedir. VM ile karşılaştırıldığında SPIN-VM daha iyi tahminlerde bulunmakta ve korteksteki bölgesel ölçekte ahenkli bilgi temsillerini daha iyi yansıtmaktadır. Oluşturduğumuz bu sahne-kategorisi modelinin serebral kortekste geniş ölçekte görülen tepki değişiminin önemli bir kısmını açıkladığını gördük. Kortekste sahne-kategorisi seçiciliği profilleri üzerinde uygulanan küme analizi sonucunda denekler arasında tutarlı dokuz ayrı beyin bölgesi ağı tespit ettik. Bu ağlar navigasyon, insan hareketi, sosyal etkileşim, uygarlık, doğal çevre, hayvanlar, hareket enerjisi ve doku ile alakalı çeşitli dinamik sahne kategorilerine karşı heterojen seçicilik gösteriyor, bu da sahne kategorisi temsilinin oldukça karmaşık bir organizasyona sahip olduğuna işaret ediyor.