TLE’de Yapısal-Fonksiyonel Bağlantıların WC Tabanlı Modellemesi

DergiPark Türkçe

Temporal Lob Epilepsisi (TLE), tekrarlayan nöbetlerle seyreden ve nöbetler sırasında birden fazla beyin bölgesinin izole biçimde değil, geniş ölçekli bir ağ içinde etkileşerek patolojik bir dinamik oluşturduğu kronik bir nörolojik bozukluktur. Epileptojenik odağın çoğunlukla hipokampus ve komşu limbik yapılarda yer alması, bilişsel ve duygusal süreçlerde bozulmalara yol açan yaygın bağlantısal anomalilerin ortaya çıkmasına neden olur. Bu nedenle TLE’nin daha iyi anlaşılabilmesi için beyindeki yapısal bağlantıların (structural connectivity, SC) işlevsel bağlantılar (functional connectivity, FC) üzerindeki etkisinin araştırılması önem taşır. Son yıllarda bütün-beyin hesaplamalı modellerle SC’den yola çıkarak dinlenim hâli FC’nin simülasyonu literatürde giderek daha fazla benimsenmiştir. Bu modellerde her beyin bölgesi, uyarıcı (E) ve baskılayıcı (I) nöron popülasyonlarını içeren dinamik bir birim olarak tanımlanmakta olup, biyolojik yorumlanabilirliği nedeniyle Wilson–Cowan (WC) çerçevesi sıkça tercih edilmektedir. Bu çalışmada, WC modelini hemisfer-özgül kuplaj parametreleriyle genişleterek TLE hastalarında SC ile FC arasındaki dinamik ilişkiyi incelemeyi amaçladık. Zenodo veri setinden elde edilen 83 TLE hastası ve 29 sağlıklı kontrolün 90 bölgeye dayalı SC matrisleri kullanılarak yapılan simülasyonlarda, modelden elde edilen FC korelasyonlarının grup benzerlikleri değerlendirildi. Bulgular, Sol TLE ile Kontrol grubu arasında orta-yüksek düzeyde bir benzerlik bulunurken, Sağ TLE ile Kontrol arasında bu benzerliğin belirgin biçimde düşük olduğunu göstermiştir. Sol–Kontrol ve Sağ–Kontrol korelasyonları arasındaki anlamlı fark, TLE’deki lateralizasyonun fonksiyonel ağ dinamikleri üzerinde asimetrik ve kritik bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Ayrıca sonuçlar, hemisfer-özgül kuplajın WC modelinin TLE’ye özgü patolojik ağ organizasyonunu daha doğru biçimde yakalamasını sağladığını göstermektedir.

DergiPark İngilizce

Temporal Lobe Epilepsy (TLE) is a chronic neurological disorder characterized by recurrent seizures in which multiple brain regions exhibit abnormal activity, not in isolation but through interactions within a large-scale brain network that generates pathological dynamics. The seizure-initiating region, typically located in the hippocampus and adjacent limbic structures, leads to widespread connectivity abnormalities that contribute to impairments in cognitive and emotional processes. Therefore, understanding how structural connectivity (SC) shapes functional connectivity (FC) is crucial for gaining deeper insights into TLE. In recent years, whole-brain computational modeling approaches that simulate resting-state FC from SC have become increasingly prominent in the literature. In these frameworks, each brain region is modeled as a dynamic unit consisting of excitatory (E) and inhibitory (I) neuronal populations, and the Wilson–Cowan (WC) model is frequently preferred due to its biological interpretability. In this study, we aimed to investigate the dynamic relationship between SC and FC in TLE by extending the WC model with hemisphere-specific coupling parameters. Using SC matrices derived from the Zenodo dataset (83 TLE patients and 29 healthy controls, 90 regions), we conducted whole-brain simulations and evaluated the similarity of model-derived FC across groups. The results showed a moderate-to-high FC similarity between the Left TLE and Control groups, whereas the similarity between the Right TLE and Control groups was markedly lower. The statistically significant difference between Left–Control and Right–Control correlations indicates that lateralization in TLE plays an asymmetric and critical role in shaping functional network dynamics. Furthermore, the findings demonstrate that incorporating hemisphere-specific coupling enables the WC model to more accurately capture the pathological network organization characteristic of TLE.