Differences in brain oscillations during perceptual reversals in young and older adults

Abstract

Multistabil algı, bilim insanları ve felsefeciler tarafından 200 yılı aşkın süredir çalışılmaktadır. Bu literatürün zenginliği, daha henüz beyin görünteleme yöntemleriyle incelenmemiş birçok ilginç bulgu sağlamaktadır. Bu bulgulardan bir tanesi de ileri yaşın beraberinde getirdiği algısal dönüşüm yavaşlamasıdır. Bu tezin hedefi, yaşlı katılımcıların teta ve alfa dalgalarındaki değişimi bu yaş etkisine sebebiyet veren aşağıdan-yukarı ve yukarıdan-aşağı süreçlerdeki değişimlerle ilişkilendirmektir. Bu amaçla, genç ve yaşlı katılımcıların elektroensefalografisi (EEG) bir stroboskopik alternatif hareket uyaranının sürekli gösterimi sırasında kaydedilmiştir.Algısal değişimle alakalı aktiviteleri artan dikkat ve karar verme ile alakalı aktivelerden ayırt edebilmek için bir kontrol uyaranı da kullanılmıştır. Bulgular, frontal teta yanıtında artış ve posterior alfa desenkronizasyonu göstererek genç yetişkinlerin önceki EEG bulgularını tekrarlamıştır. Öte yandan, yaşlı yetişkinlere yönelik bulgular teta ve alfa yanıtlarında önemli topografik değişiklikler göstermiştir. Oksipital alfa desenkronizasyonu yaşlı yetişkinlerde görülmemesine rağmen bu katılımcılarda önemli bir frontal alfa desenkronizasyonu gözlemlenmiştir. Aynı zamanda yaşlı yetişkinlerde frontal teta yanıtı görülmezken onun yerine oksipital bölgede bir teta yanıtı bulunmuştur. Kontrol görevinin bulguları bu farkın algısal dönüşüme özel olduğunu göstermektedir. Önceki araştırmalar osilasyon yanıtlarındaki ileri yaşla alakalı topografik değişimlerin salt bozulmadansa telafiyi temsil ettiğini göstermiştir. Bulgularımız önceki çalışmalarla uyuşmaktadır. Bu tez, multistabil algı paradigmasında ileri yaşla beraber görülen çoklu osilasyon ağlarındaki telafi davranışının ilk bulgusunu ortaya koymuştur.

Multistable perception was being studied by scientists and philosophers for over 200 years. Wealth of this literature provided many interesting findings, most of which is still to be studied with neuroimaging techniques. One of such findings is the slowing of reversal rates with advancing age. This thesis aimed to identify the changes in theta and alpha frequencies as correlates of top-down and bottom-up processes that are related to this age-related decrease. To this end, electroencephalography (EEG) of young and older adults were recorded during continuous presentation of a stroboscopic alternative motion (SAM) stimulus. A control stimulus was also used to differentiate reversal-related activities from other activities related to increased attention, decision making, and novelty response. Findings replicated the previous EEG literature in young adults by showing increase in frontal theta responses and posterior alpha desynchronization at the time of reversals. For older adults, on the other hand, findings showed significant differences in topography of alpha and theta responses. Occipital alpha desynchronization of older adults was entirely dimished, instead, a significant increase in anterior alpha desynchronization was observed. At the same time, frontal theta response was entirely diminished and it was shifted to occipital areas. Findings from control task showed that this difference was specific to perceptual reversals. Age-related changes in topography of oscillatory responses is previously shown to reflect compensation rather than pure deterioration. Our findings agree with previous studies. This thesis provided the first findings of aging- related compensatory actions of multiple oscillatory networks in a multistable perception paradigm.