O BEN MİYİM?
Beyin Sinyalleri ve Kimlik
üzerine Bir Derleme
Safa Andaç
Klinik Fizyoloji ve Deneysel Duyu Fizyolojisi Birimi
Göz Kliniği
Otto-von-Guericke Üniversitesi
Magdeburg DE
Beyin sinyalleri beni mi temsil ediyor?
Mevcut teknolojiler
- Insanlarda Beyin Okuma Teknolojileri
- Hayvan Modellerinde İleri Teknikler
Algısal Yansımaları
EEG (Elektroensefalografi)

EEG cap with gel-based electrodes inserted. Photo by Chris Hope, made available by Tim Sheerman-Chase at [29] through CC BY 2.0 license
- Kortikal yüzey elektriksel aktivitesi (1-100 Hz)
- P300 potansiyeli ile dikkat ve tanıma süreçleri
- Duygusal durumlar (alfa, beta, gamma dalgaları)
EEG (Elektroensefalografi)



- Retinal fotoreseptor yanıtları
- Pattern ERG (PERG): Ganglion hücre aktivitesi
- Multifocal ERG: Lokal maküla fonksiyon haritalaması
ERG (Elektroretinotografi)

- Bireysel EEG imzaları (80-95% doğruluk)
- ERG'de kişiye özel retinal yanıt profilleri
- Görsel işlemleme bireysel özellikleri
- Gerçek zamanlı sürekli monitoring
- Düşük maliyet, taşınabilirlik
Güvenlik
Sınırlar
- Düşük uzaysal çözünürlük (EEG)
- ERG'de retinal hastalık durumlarına hassasiyet
- Harekete karşı düşük tolerans
- Kişilerarası değişkenlik
fMRI (Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme)

- BOLD sinyali ile beyin aktivitesi haritalaması
- Default Mode Network analizi
- Görev-spesifik aktivasyon paternleri
- Bağlantısal ağ analizleri
Yüksek Alan Güçlü fMRI (3T vs 7T)
- 3T: Klinik rutin, ~1-2 mm³ çözünürlük
- 7T: Ultra-high field, ~0.5-1 mm³ çözünürlük
- Ocular dominance column mapping
- Laminar-specific cortical aktivasyon
- Individual retinotopic mapping
Güvenlik
- Yüksek uzaysal çözünürlük (7T'de ~0.5 mm³)
- Derin beyin yapıları görüntüleme
- Bireysel beyin "parmak izi" desenleri
- Kişiye özel görsel korteks organizasyonu
- High-field fMRI ile gelişen discriminative power
Sınırlar
- Düşük temporal çözünürlük (2-3 saniye)
- Yüksek maliyet ve karmaşıklık
- Hareket hassasiyeti
Deep Brain Stimulation (DBS) ve İnvaziv Teknikler
- Lokalize derin beyin yapılarına elektrod yerleşimi
- Gerçek zamanlı local field potential (LFP) kayıtları
- Subtalamik nucleus, globus pallidus, thalamus erişimi
- Adaptive DBS ile closed-loop stimülasyon

Güvenlik
- Derin beyin devrelerinin direkt monitoring'i
- Motor kontrol ve bilişsel fonksiyonların modulasyonu
- Parkinson, distoni hastalarından elde edilen veriler
- İnsan beyninde gerçek zamanlı neural decoding
- Davranış ve kognitif durumların direkt etkilenebilmesi

Sınırlar
- Yüksek risk ve maliyet
- Sadece medikal endikasyonlarda kullanım
- Sınırlı hasta populasyonu
- Etik ve güvenlik sorunları
Optogenetik Yaklaşımlar
- Işık-duyarlı protein ekspresyonu (ChR2, Halorhodopsin)
- Spesifik nöron popülasyonlarının kontrolü
- Gerçek zamanlı nöral aktivite manipülasyonu


Güvenlik
- Nöral kod çözümleme potansiyeli
- Bellek manipülasyonu teknolojik altyapısı
- Davranış kontrol mekanizmalarının anlaşılması


Kemogenetik Yaklaşımlar
- İlaç-aktive edilebilir reseptörler
- Uzun süreli, geri dönüşümlü nöral modulasyon
- Belirli hücre tiplerinde selektif aktivasyon/inhibisyon

Kemogenetik Yaklaşımlar
- Reward sistemi manipülasyonu
- Anksiyete ve depresyon modelleri
- Kognitif fonksiyonların modülasyonu
- Circadian ritim kontrolü
Sınırlar
- Nöral devre işlevselliğinin derinlemesine anlaşılması
- Farmakolojik müdahale potansiyelleri
- Davranışsal kontrolün mümkün sınırları
Sonuçlar
- Nöral aktivite paternleri
- Fizyolojik yanıt profilleri
- İstatistiksel korelasyonlar
- Bireysel biyometrik imzalar
Teknolojik Sınırlar
- Signal-to-noise oranı sorunları
- Bireysel varyasyon
- Zamansal/uzamsal çözünürlük sorunu
- Bağlama karşı duyarlılık
Bilgi vs. Bilgi (Knowledge) Problemi
- Ham veri ≠ Anlamlı bilgi
- Yorumlama katmanlarının karmaşıklığı
- Subjektif deneyimin objektif ölçümü sorunu
- Algoritmaların önyargı ve sınırları

Nörogüvenlik(?)
- Kısmi başarı: Temel durum tespiti mümkün
- Tam zihin okuma: Henüz bilim kurgu
- Etik ve güvenlik çerçeveleri gerekli
Nörogüvenlik(?)
- Çok-modal beyin görüntüleme teknikleri
- Makine öğrenmesi algoritmalarının geliştirilmesi
- Bireysel varyasyonun modellenmesi
- Etik standartların oluşturulması
Noroguvenlik
By Safa Andac
Noroguvenlik
- 9