Functional changes in the human cortex over the course of visual perceptual learning

Abstract

Bu çalışmada görsel algısal öğrenme sürecinde beyinde gerçekleşen fonksiyonel değişiklikler incelenmiştir. Bu amaçla, öğrenme öncesinde, üçüncü öğrenme seansından sonra ve öğrenme tamamlandıktan sonra davranışsal eşik ölçümleri ve işlevsel manyetik rezonans görüntüleme(iMRG) ölçümleri alınmıştır. Sonuçlar, katılımcıların öğrenme-öncesi ve öğrenme-sürecinde alınan ölçümlerde algısal eşiğin düştüğünü gösterirken, öğrenme-sonrası alınan ölçümlerde algısal eşik değerleri öğrenme öncesi değerlere dönmüştür. Görev ve yer spesifikliğini incelemek adına alınan kontrol ölçümleri yalnızca ayna pozisyonu olan 210 derece kutupsal açıda öğrenme bölgesine benzer değişiklik gözlemlenmiştir. Bu değişiklik öğrenme koşuluna benzer olarak, öğrenme öcesine kıyasla öğrenme sürecinde iyileşme göstermiş, ancak algısal eşik öğrenme sonrası ölçümlerde yeniden öğrenme öncesi seviyeesine dönmüştür. Bu sonuçların uzun deney sürecindeki yorgunluktan kaynaklanmış olabileceği düşünülmektedir. Davranışsal verilerle birlikte, görev-temelli ve dinlenme hali işlevsel çekimleri de toplanmıştır. Görev temelli işlevsel çekimlerin sonucunda gruplar arasında oturumlar arasında farklılaşmıştır. Ancak post-hoc testi istatistiksel olarak anlamlı bir sonuç vermemiştir. Dinlenme hali işlevsel bağlantısallık sonuçları ise, öğrenme koşulu ve 150 derece kutupsal açının V1 ve V2 bölgeleri arasındaki işlevsel bağlantısallığın öğrenme-sonrasında, öğrenme öncesi ve öğrenme sürecinde alınan ölçümlere göre arttığını göstermektedir. Kontrol bölgesindeki değişme, davranışsal veri ile değerlendirildiğinde hemisferler arası bağlantısallığın bir sonucu olarak değerlendirilebilir. Bununla birlikte, bu sonuçlar algısal öğrenme ile gözlemlenen işlevsel bağlantısallık değişimlerinin öğrenmenin geç dönemlerinde olabileceğini destekler niteliktedir. Genel olarak, davranışsal verilerdeki karıştırıcı değişkenlerin etkisini azaltmak ve davranışsal ve nöral verilerin ilişkisini incelemek adına ek ölçümler alınmalıdır.

In this study we assessed functional changes through visual perceptual learning with bisection discrimination task. Before learning, after third session of learning and after learning ended, behavioral threshold and fMRI data has been collected. Our results showed that while participants showed threshold decrease in the mid-learning session, the post-learning thresholds are turned to pre-learning levels. These results might be due to fatigue which caused by our experiment. Besides to training condition, we also tested location and task specificity. The results showed that only 150/degree polar angle location showed significant change between sessions. Along with the behavioral data, we collected task-based fMRI data while participants performing training and control conditions in the scanner. The analysis showed task-based BOLD response changed with session. However, post-hoc tests did not reveal significant results. The resting-state functional connectivity analysis showed that the functional connectivity between V1 and V2 regions is significantly increased. The Post Hoc analysis showed significant change in the 210 degree and 150 degree polar angle conditions. The changes in the behavioral and functional connectivity measurements at 150 degree polar angle conditions, these results might indicate the effect of the inter-hemispheric connections. Moreover, our analysis on resting state data also revealed that, while there is no change between pre-learning and mid-learning sessions, connectivity changes significantly in the post-learning session compared to other sessions. This finding supports the idea that functional connectivity changes related to perceptual learning might be occurring at the late phases of the learning. Overall, to rule out the confounds in the behavioral measurements and to link the behavioral data with the neural data, additional measurements should be taken in the future.