Rhythms in the brain: Oscillatory dynamics, functional neural networks and perception
Beyindeki ritimler: Salınım dinamiği, fonksiyonel sinir ağları ve algı
- Tez No: 1008908
- Danışmanlar: PROF. DR. TOLGA ÇUKUR, PROF. DR. HACI HULUSİ KAFALIGÖNÜL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Nöroloji, Psikoloji, Neurology, Psychology
- Anahtar Kelimeler: EEG, Görsel algılama, Visual perception
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nörobilim Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nörobilim Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Algı temel duyusal girdilerin pasif bir yansımasından ziyade; çoklu uzamsal ve fonksiyonel ölçeklerde işleyen, zamansal olarak organize olmuş nöral dinamikler tarafından şekillendirilen aktif bir süreçtir. Bu süreç, değişen duyusal ve bilişsel talepleri karşılamak için sınırlı nöral kaynakların esnek bir şekilde tahsis edilmesine ve karmaşık ortamlarda duyusal bilginin stabilize edilmesi, önceliklendirilmesi ve bütünleştirilmesi için gereken dinamik koordinasyona dayanır. Bu tez, nöral osilasyonların söz konusu bu kaynak tahsisini gerçekleştiren temel mekanizma olduğunu ve aynı nöral devrelerin, farklı görev bağlamına, farklı temsili gereksinimlere ve farklı ağ ölçeklerindeki taleplere bağlı olarak algıyı dinamik biçimde desteklediğini ileri sürmektedir. Bu çerçeveyi incelemek amacıyla bu tezde elektroensefalografi (EEG) yöntemlerine dayalı, yerel salınım dinamiklerinden, çok değişkenli temsili yapılara ve geniş ölçekli işlevsel ağ örgütlenmesine uzanan tamamlayıcı analiz yaklaşımları bütüncül bir biçimde bir araya getirilmiştir. İlk çalışmada (Bölüm 2), görsel maskeleme altında algısal görünürlüğün, yalnızca yanıtın büyüklüğüne değil, duyusal temsillerin zamansal stabilizasyonuna bağlı olduğu gösterilmektedir. Teta ve alfa bantlarında gözlenen uyarım sonrası faz uyumu artışları, bilinçli algıyı öngörmekte ve salınımların hizalanmasının zayıf veya belirsiz duyusal girdilere yönelik işlemleme kaynaklarının etkin tahsisini yönettiğine işaret etmektedir. İkinci çalışma (Bölüm 3), bu bulguyu görsel alandaki dikkat yükü bağlamına genişleterek, kaynakların yeterli olduğu durumlarda görünürlük ve dikkatin ortak bir nöral kodu paylaştığını, ancak yüksek dikkat yükü altında bu kodların ayrıştığını ortaya koymaktadır. Bu bulgular, salınımsal kazanç mekanizmalarının belirli kapasite sınırları içinde işlediğini ve artan görev talepleriyle birlikte temsili yapıların uyarlanabilir biçimde yeniden düzenlendiğini ortaya koymaktadır. En son çalışma (Bölüm 4) ise kaynak tahsisini sistem düzeyinde ele alarak, başarılı görsel-işitsel işlemlemenin, duyusal ve ilişkilendirici bölgeleri geçici olarak bir araya getiren uzun menzilli teta ve alfa bant bağlantıları aracılığıyla gerçekleşen dağıtık kortikal ağların dinamik katılımını gerektirdiğini göstermektedir. Sonuç olarak bu bulgular, nöral osilasyonların sınırlı işlemleme kaynaklarını zaman, temsili formatlar ve geniş ölçekli ağlar boyunca yönettiği, dinamik ve talep odaklı bir algı görüşünü desteklemektedir. Aynı frekansa özgü mekanizmaların, yerel sinyal stabilizasyonundan sistem düzeyinde entegrasyona kadar nasıl ölçeklendiğini ortaya koyan bu tez, beynin değişen duyusal ve bilişsel talepler altında ayrışma ve bütünleşme arasında esnek bir denge kurarak kararlı algısal deneyimi nasıl inşa ettiğine dair bütüncül bir anlayış sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Perception is not passively driven by sensory input but is an active process shaped by temporally organized neural dynamics that operate across multiple spatial and functional scales. It relies on the flexible allocation of limited neural resources to meet changing sensory and cognitive demands, as well as the dynamic coordination required to stabilize, prioritize, and integrate sensory information in complex environments. The current thesis advances the central claim that neural oscillations constitute a core mechanism for implementing this resource allocation, enabling the same underlying neural circuits to dynamically support perception across different contexts, representational demands, and network scales. To address this framework, the present thesis employs electroencephalography (EEG) and integrates complementary analysis approaches that span local oscillatory dynamics, multivariate representational structure, and large-scale functional network organization. The first study (Chapter 2) demonstrates that perceived visibility under visual masking depends on the temporal stabilization of sensory representations rather than response magnitude alone. Increased post-stimulus phase coherence in the theta and alpha bands predicts conscious perception, indicating that oscillatory alignment governs the effective allocation of processing resources to weak or ambiguous sensory input. The second study (Chapter 3) extends this account by examining the effects of attentional demands in the visual field, showing that visibility and attention share a common neural code when resources are sufficient, but diverge under high attentional load. These findings reveal that oscillatory gain mechanisms operate within strict capacity limits, leading to adaptive reorganization of representational formats as task demands increase. The last study (Chapter 4) examines resource allocation at the systems level, demonstrating that successful audiovisual processing requires the dynamic recruitment of distributed cortical networks, mediated by long-range theta- and alpha-band connectivity that transiently integrates sensory and associative regions. Together, the findings support a unified view of perception as a dynamic, demand-driven process in which neural oscillations govern the allocation of limited processing resources across time, representational formats, and large-scale networks. By showing how the same frequency-specific mechanisms scale from local signal stabilization to system-level integration, this thesis provides a coherent framework for understanding how the brain flexibly balances segregation and integration to construct stable perceptual experience under varying sensory and cognitive demands.
Benzer Tezler
- Motor imagery based mobile brain computer interface design using machine learning techniques
Makine öğrenmesi yöntemleri ile motor hareket hayali tabanlı mobil beyin bilgisayar arayüzü tasarımı
HAKAN AŞIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜMRAY DOKUR
- Individual theta frequency–tailored tACS: Cognitive and neural effects in healthy adults
Bireysel teta frekansına uygunlaştırılmış tACS: Sağlıklı yetişkinlerde bilişsel ve nöral etkiler
ALEKSANDRA BEREKELİA
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
NörolojiBahçeşehir ÜniversitesiNörobilim Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET OZANSOY
- Biyolojik nöral devrelerde senkronizasyon durumlarının incelenmesi
Investigation of synchronization in biological neural circuits
SALİH ÇİLLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET UZUNTARLA
- Farklı bağlantı modelleri için halka bağlı sinir ağlarının sayısal incelenmesi
Numerical analysis of ring model neural networks with different connection models
HURİYE NUR DEĞİRMENCİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İ. SERDAR ÖZOĞUZ
- Kognisyonun ritimleri: Bellek performansları üzerinde ölçülebilir etki ile nöral osilasyonları modüle etmek için transkraniyal alternatif akım uyarımının kullanılması
Rhythms of cognition: Using transcranial alternating current stimulation to entrain neural oscillations with measurable impact on memory performances
TUBA AKTÜRK
Doktora
Türkçe
2022
Psikolojiİstanbul Medipol ÜniversitesiSinir Bilim Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. BAHAR GÜNTEKİN
PROF. DR. LÜTFÜ HANOĞLU