Özgün Araflt›rma Yaz›s› / Original Research Article

Türk Nöroloji Dergisi 2007; Cilt:13 Say›:1 Sayfa:27-32

27Türk Nöroloji Dergisi 2007; Cilt:13 Say›:1

ABSTRACT

Functional MRI in Determining Language LateralizationScientific background: Hemispheric language dominance studies areimportant during the presurgical evaluation of epileptic patients. Withthe advent of neuroimaging techniques, it has become possible to non-invasively measure the laterality of language functions in the brain withfunctional magnetic resonance imaging (f-MRI). Objectives: The aim of this study was to evaluate the role of a wordproduction test in determining hemispheric language dominance usingf-MRI.Materials and methods: 9 healthy volunteers (6 right handed, 3 lefthanded), and 4 patients with mesial temporal sclerosis were included inthis study. All subjects handedness were first evaluated with the“Edinburgh Handedness inventory’’. f-MRI imaging was performed withBOLD technique with a 3 T MR imager equipped with echo-planar (EPI)acquisition. The block paradigm alternated four periods, each one com-posed of a task and control epoch with a total duration of 180 sec.Questions for the word production task were projected to a screen andwere seen by the patient through a mirror centered above the subjectseyes. The lateralization indices were calculated using the active voxels inboth hemispheres.

Results: All but one of the right handed subjects, 9/10 displayed lefthemispheric dominance for language, while atypical language domi-nance was determined in 2/3 of the left handed subjects.Conclusion: In this study hemispheric language dominance was deter-mined in a Turkish population with f-MRI. The results of this f-MRI studyhave shown that a word generation task is reliable for determining thehemispheric language dominance.

ÖZETBilimsel zemin: Hemisferik dil dominans› belirlenmesi özellikle cerrahiöncesi epilepsi hastalar›n›n de¤erlendirilmesinde önemlidir. Son y›llardafonksiyonel nörogörüntüleme çal›flmalar›ndaki geliflmeler dil fonksiyonulateralizasyonunun non-invasiv olarak de¤erlendirilmesine olanaksa¤lam›flt›r. Amaç: Bu çal›flmada amaç f-MRG ile hemisferik dil dominans›n› belir-lemede kullan›labilecek farkl› yöntemlerden biri olan kelime üretimi ifllevininrolünü araflt›rmakt›r. Gereç ve yöntemler: Bu amaçla Yeditepe Üniversitesi Hastanesi’nde 9sa¤l›kl› gönüllü (6’s› sa¤, 3’ü sol elini kullanan) ile sa¤ elini kullanan 4 mesialtemporal skleroz olgusu çal›flmaya al›nm›flt›r. Öncelikle tüm olgulara domi-nant el indeksleri “Edinburgh Handedness Inventory’’ ile belirlenmifltir. f-MRG çekimleri 3 Tesla MR cihaz›nda echoplanar görüntüleme yöntemiyle

Dil Lateralizasyonunu BelirlemedeFonksiyonel MRG / Functional MRI in

Determining Language Lateralization

Yaz›flma Adresi/Address for Correspondence:Dr. Geysu Karl›kayaYeditepe Üniversitesi Hastanesi Nöroloji Anabilim Dal›Devlet Yolu Ankara Cad.No.102/104 Kozyata¤›/‹STANBULTel: 0216 578 42 72 gkarlikaya@yeditepe.edu.tr

Dergiye Ulaflma Tarihi/Received: 09.01.2007Kesin Kabul Tarihi/Accepted: 10.01.2007 41. Ulusal Nöroloji Kongresi’nde bildiri olarak sunulmufltur.

Keywords: Language lateralization, Functional MRI Anahtar kelimeler: Dil lateralizasyonu, Fonksiyonel MRG

Geysu Karl›kaya,1 Andaç Hamamc›,2 Nurinisa Neyzi,2 Nazire Afflar,1

Mutlu Cihangiro¤lu,2 O¤uz Tanr›da¤,3 Canan Aykut Bingöl,1 ‹lhami Kovanl›kaya2

Yeditepe Üniversitesi Hastanesi Nöroloji1 ve Radyoloji2 Anabilim Dallar›, ‹STANBULMemory Center,3 ‹STANBUL

bold tekni¤i kullan›larak gerçeklefltirilmifltir. Çekim aktif (task) ve kontrolepoklar›ndan oluflan 4 blok halinde toplam 180 sn. süre ile yap›lm›flt›r.Kelime üretimi için haz›rlanan sorular projektörle MR karfl›s›ndaki bir per-deye arkadan yans›t›lm›fl ve gönüllünün karfl›s›na göz hizas›na yerlefltirilenbir aynadan görmesi sa¤lanm›flt›r. Sonuçlar›n analizi için sol ve sa¤ hemis-ferde aktif olan nokta (voxel) say›s› kullan›larak lateralizasyon indeksleri hesaplanm›flt›r. Sonuçlar: Sa¤ elini kullanan 10 olgunun 9 tanesinde sol hemisferde dildominans› saptanm›fl iken sol elini kullanan olgularda 2/3 oran›nda atipikhemisferik dil dominans› saptanm›flt›r. Yorum: Bu çal›flmada Türkiye populasyonunda f-MRG ile hemisferik dildominans› belirlenmifltir. Kelime üretimi ifllevinin hemisferik dil dominans›n›belirlemek amac›yla kullan›labilece¤i düflünülmüfltür.

G‹R‹fi

Dil fonksiyonu, belirgin olarak unilateral beyinyap›lar› taraf›ndan yönetilen birkaç kognitif yetidenbirisidir. ‹lk kez 19. Yüzy›lda Broca, sa¤ elini kullanankiflilerde sol hemisferin dil fonksiyonlar›ndansorumlu oldu¤unu dile getirmifltir. O tarihtenitibaren uzun bir süre bunun tersinin de do¤ruoldu¤u, yani sol elini kullananlarda da sa¤hemisferin dil fonksiyonlar›ndan sorumlu oldu¤unainan›lm›flt›r.1 Bu iliflkinin do¤ru olmad›¤› ancak çoksonraki y›llarda solaklarda da sol hemisferlezyonlar›n›n afaziye sebep olmas›n›n farkedilmesi ilesaptanabilmifltir.2 Günümüzde sa¤l›kl› kiflilerinço¤unda dil üretimi ile dilin fonolojik semantikyap›land›rma fonksiyonlar›n›n sol hemisfer(dominant) taraf›ndan yürütüldü¤ü bilinmektedir.Sa¤ elini kullananlarda bu oran %95-98 olarakbildirilmifltir.3,4 Ancak normal sa¤l›kl› kiflilerde seyrekde olsa sa¤ hemisferik dil dominans› veya bilateral dilrepresantasyonu görülebilmektedir (Atipik dilrepresantasyonu).4,5

Dil fonksiyonlar› aç›s›ndan dominant hemisferinbelirlenmesi özellikle epilepsi cerrahisinde önemkazanmaktad›r. Nöbet oda¤›n›n dil merkezine yak›noldu¤u olgularda dil lateralizasyonunun belirlenmesi,cerrahi sonras› afazi geliflme riskini belirlemedeönemlidir. Son y›llara kadar bu amaçla, invasiv biryöntem olarak karotis internaya amobartibalinfüzyonu ile iki hemisferin s›rayla inaktivasyonunadayanan Wada testi kullan›lmaktayd›. Ancaknörogörüntüleme tekniklerindeki geliflmeler ile

günümüzde fonksiyonel manyetik rezonansgörüntülemedeki (f-MRG) dil fonksiyonlar›n›n non-invasiv olarak de¤erlendirilmesi mümkün olmufltur.6

f-MRG nöral aktivite s›ras›nda beyindeki bölgeselkan ak›m› de¤iflikliklerinin monitorizasyonunadayanan bir yöntemdir.3 f-MRG beynin farkl›bölgelerinin haritalanmas› amac›yla kullan›lmaktaancak klinik olarak en çok kortekse yak›n yerleflimlitümörler veya arteriovenöz malformasyonlar›ncerrahisi yada epilepsi cerrahisi öncesinde hastade¤erlendirmesinde yararlan›lmaktad›r.3,6

Belli bir görev s›ras›nda beyinde o görevle iliflkilibölgelerde kan ak›m› art›fl› ve buna sekonder oksijenart›fl› oldu¤u bilinmektedir. ‹lgili bölgeye gelenoksijen miktar› ihtiyaç duyulandan daha fazla oldu¤uiçin postkapiller alanda deoksihemoglobin konsan-trasyonunda azalma ortaya ç›kmaktad›r. Bu azalmaf-MRG sinyalinde art›fla sebep olmakta ve bu süreç f-MRG yan›t›n›n temelini oluflturmaktad›r.7 Bu süreceise kan oksijen düzeyi-ba¤›ml› effekti (blood oxygenlevel-dependent) (BOLD) ad› verilmektedir.

f-MRG için MR çekimi s›ras›nda hastaya incelenecekolan bölge ile iliflkili bir görevi gerçeklefltirmesiistenmekte ve bu görev belli istirahat dönemleri ilebölünmektedir. Görev s›ras›ndaki “on’’ imajlar veistirahat s›ras›ndaki “off’’ imajlar›n analizi mevcut birkaç farkl› yöntemden birisi ile analiz edilmektedir. Dillateralizasyonunun saptanmas›nda temel kural ikihemisferde de aktive olan noktalar›n karfl›laflt›r›lmas›ve lateralizasyon indeksinin hesaplanmas›d›r (L‹); buher iki hemisferdeki total nokta say›lar› veya sadeceiliflkili bölgedeki (region of interest) nokta say›lar›kullan›larak yap›labilmektedir.6 LI kullan›larak gelifl-tirilen metodolojiye göre LI>0.20 olmas› durumundasol hemisfer dominans›, LI<-0.20 olmas› durumundasa¤ hemisfer dominans› söz konusudur. LI-0.20 ile+0.20 aras› olmas› ise bilateral dil representasyonu-nu düflündürmektedir.8

Bugüne kadar yap›lan çal›flmalarda f-MRG ilehemisferik dil dominans›n› belirlemede kelimeüretimi, semantik veya fonolojik assosiasyon ve z›t

28 Türk Nöroloji Dergisi 2007; Cilt:13 Say›:1

kelimeler gibi farkl› görevler denenmifltir. Buçal›flmada amaç; hemisferik dil dominans›n›belirlemede kullan›labilecek farkl› yöntemlerden biriolan kelime üretimi ifllevi s›ras›nda f-MRG’n›n rolünüaraflt›rmakt›r.

GEREÇ ve YÖNTEMLER

Olgular: Alt› tanesi sa¤ elini kullanan, 3 tanesi solelini kullanan 9 sa¤l›kl› gönüllü ve sa¤ elini kullanan4 Mesial temporal skleroz olgusu bu çal›flmayaal›nm›flt›r. Olgulardan 7 tanesi k›z, 6 tanesi erkek,yafl ortalamas› ise 25,6 idi. El dominans indeksinibelirlemede tüm deneklere Edinburgh el dominans›skalas› uygulanm›flt›r. Bu skalaya göre +100 de¤eribelirgin sa¤ el dominans›n›, -100 de¤eri ise belirginsol el dominans›n› göstermektedir.

Fonksiyonel görüntüleme: f-MRG çekimleri 3 TeslaPhilips MR cihaz›nda 8-kanall› paralel bafl sarmal› (8ChSENSE Head-Coil) kullan›larak al›nm›flt›r. Her bir hastaiçin önce T1-a¤›rl›kl› referans görüntüleri, daha sonraBOLD kontrast› sa¤layan T2-a¤›rl›kl› Gradyan EkoPlanar görüntüleri TE/TR=40 ms/2000ms, FA=70°,matris=64x64, FOV=230x230 mm parametreleriyle, 4mm’lik aral›ks›z aksiyel 24 kesit olarak al›nm›flt›r.Sistemin kararl› hale gelmesi için her çekimin bafl›ndaal›nan ilk 6 dinamik de¤erlendirmeye kat›lmam›flt›r.

f-MRG çekimleri 20 sn. aktif (task) ve 20 sn. kontrol(rest) olmak üzere 40’ar saniyelik 4 blok halindetoplam 160 sn. süreyle yap›lm›flt›r. Sorular projektörle,MR karfl›s›ndaki bir perdeye arkadan yans›t›lm›fl veolgular›n göz hizas›na yerlefltirilen bir ayna arac›l›¤›ylagörmeleri sa¤lanm›flt›r. Hareketi en aza indirebilmekiçin olgular›n bafllar› pedlerle desteklenmifltir.

Task bataryas›: Sorulan basit sorulara cevapüretme (kelime üretme) task› uygulanm›flt›r. Buamaçla 20 soru kullan›lm›flt›r. Görev s›ras›ndaolgular›n görsel olarak sunulan her soruya içlerindensessizce, bafl ve a¤›z hareketi oluflturmayacak flekildecevap vermeleri istenmifltir. Kontrol durumunda isesadece sorular›n yerine beliren çarp› iflaretinebakmalar› istenmifltir.

Elde edilen veriler AFNI program› kullan›larakde¤erlendirilmifltir. Görüntüler hareket etkilerine karfl›düzeltilmifl, uzaysal düflük filtre uygulanm›fl ve her birnoktan›n deney tasar›m›na uygun olarak oluflturulanhemodinamik tepki modeliyle korelasyonu hesap-lanm›flt›r. 2 mm’den fazla hareket etmifl olan olgularde¤erlendirmeye al›nmam›flt›r. Korelasyonu 0.5’tenbüyük olan noktalar (p<6.1x10-7) aktif kabul edilmifl vereferans görüntü üzerinde gösterilmifltir. Sol ve sa¤hemisferde aktif olan nokta say›lar› kullan›laraklateralizasyon indeksleri (Sol–Sa¤)/(Sol+Sa¤) formülüy-le hesaplanm›flt›r.

SONUÇLAR

Edinburgh el dominans skalas› ile 10 olguda (%76.9)sa¤ el dominans›, 3 olguda ise (%23) sol eldominans› saptanm›flt›r.

El dominans› indeks ortalamas› sa¤ elini kullananlariçin %95, sol elini kullananlar için ise %65 olarakbulunmufltur (Tablo 1).

L‹ hesaplar› sonras›nda sa¤ elini kullanan olgular›n L‹ortalamas› +0.33, sol elini kullanan olgular›n L‹ortalamas› ise -0.07 olarak belirlenmifltir. Sa¤ elinikullanan 10 olgunun biri d›fl›nda hepsi sol hemisferlateralizasyonu gösterilmifltir (fiekil 1), bir olguda isenon-lateralizan L‹ (L‹<0.20) saptanm›flt›r. Sol elinikullanan 3 olgunun ise 1 tanesinde sol hemisferdominans›, bir tanesinde sa¤ hemisfer dominans› (fiekil2), bir tanesinde ise non-lateralizan L‹ bulunumufltur(L‹<0.2) (fiekil 3).

29Türk Nöroloji Dergisi 2007; Cilt:13 Say›:1

Tablo 1. Olgular›n Edinburgh El Dominans› De¤erlendirme skalas› veLateralizasyon ‹ndeksi sonuçlar›

Olgu No El dominans indeksi Lateralizasyon indeksi

1 + 100 0.24 2 + 100 0.223 + 100 0.364 + 100 0.335 + 100 0.34 6 + 50 0.41 7 + 100 0.12 8 + 100 0.349 + 100 0.3210 + 100 0.6311 - 50 0.2012 - 55 - 0.3113 - 90 - 0.10

TARTIfiMA

f-MRG ile hemsiferik dil dominans›n› belirlemede farkl›araflt›rmac›lar taraf›ndan farkl› yöntemler kullan›lm›flt›r.Bugüne kadar bu amaçla isimlendirme, fiil türetme,kelime üretme, kelimelerin semantik veya fonolojikkategorizasyonu gibi farkl› görevler kullan›lm›flt›r.Çal›flmalarda farkl› analiz yöntemleri kullan›lmas›sebebiyle bu yöntemlerden hangisinin duyarl›l›¤›n›ndaha yüksek oldu¤u konusunda net bir bilgi yoktur.

Bu çal›flmalarda amaç unilateral frontal (Broca)ve/veya temporal (Wernicke) dil bölgelerininaktivasyonunu belirlemektir. Biz bu çal›flmada basitsorulara cevap verme fleklinde bir kelime üretmetask› kullanarak hem görsel olarak hem dematematiksel olarak olgular›n ço¤unda belirginhemisferik dil lateralizasyonu saptad›k (Tablo 1).

Wada testi ve f-MRG ile yap›lan çal›flmalar›ndatalar›na göre hem sa¤ hem de sol elini kullanan

30 Türk Nöroloji Dergisi 2007; Cilt:13 Say›:1

fiekil 1. f-MRG ile sol hemisfer dil dominans› saptanan bir olgu

31Türk Nöroloji Dergisi 2007; Cilt:13 Say›:1

fiekil 2. f-MRG ile sa¤ hemisfer dil dominans› saptanan bir olgu

fiekil 3. f-MRG ile bilateral dil represantasyonu saptanan bir olgu

kiflilerin ço¤unda sol hemisferin dil fonksiyonlar›ndansorumlu oldu¤u belirlenmifltir.1,9 Buna karfl›n baz›bireylerde atipik (sa¤ hemisfer veya bilateral dilrepresantasyonu) dil dominans› bulundu¤u dabilinmektedir.3 Sa¤ elini kullanan olgular›n ço¤undasol hemisferin dominant oldu¤u, ancak sol elinikullanan olgular›n yar›dan fazlas›n›n da ya yine solhemisfer dominansl› yada non- lateralizan olduklar›bilinmektedir. Bizim çal›flmam›zda sa¤ elini kullananolgular›n %90’›nda, sol elini kullananlar›n ise%33.3’ünde f-MRG ile sol hemisfer dominans›gösterilmifltir.

Rasmussen ve Milner, WADA testi ile yapt›klar› 396olguluk çal›flmalar›nda sa¤ elini kullanan olgular›n%4’ünde, sol elini kullanan olgular›n ise %15’indesa¤ hemisferik dil dominans› bulmufllard›r.10 Knechtve arkadafllar› 326 olgu ile fonksiyoneltranskraniyal Doppler ultrason çal›flmas› yapm›fl vebenzer flekilde sa¤ hemisfer dominans›n›n sa¤ elinikullananlarda sadece %4, sol elini kullananlarda ise%27 oran›nda oldu¤unu göstermifllerdir.11 Bubulgularla sol eli kullanman›n, sa¤ hemisferik dildominans› olas›l›¤›n› artt›rd›¤› sonucuna var›lm›flt›r.Daha önceki çal›flmalarla uyumlu olarak bizimçal›flmam›zda sol elini kullanan olgularda dilfonksiyonu aç›s›ndan sol hemisfer dominans›%33.3 olarak bulunmufltur.

Bu çal›flmada atipik hemisferik dil dominans›na sa¤elini kullanan olgular›n %10’unda, sol elinikullananlar›n ise %66.6’s›nda rastlanm›flt›r.Çal›flmam›zdaki 2 olguda (bir sa¤ elini kullanan vebir sol elini kullanan olguda) bilateral dilrepresentasyonu, bir olguda ise sa¤ hemisferik dildominans› (sol elini kullanan bir olgu) bulunmufltur. Bu çal›flmada Türkiye popülasyonunda kelimeüretimi ifllevi s›ras›nda f-MRG incelemesi yap›lm›fl vesonuç olarak f-MRG ile hemisferik dil dominans›n›nbelirlenebilece¤i gösterilmifltir. Daha önce yap›lançal›flmalar da f-MRG ve Wada testi ile yap›lankarfl›laflt›rmal› çal›flmalar›n ço¤unda iki yöntemleelde edilen sonuçlar›n birbiriyle uyumlu oldu¤unugöstermifltir. Bu sebeple öncelikle non-invasiv biryöntem olan f-MRG’nin tercih edilmesi, ancak

flüpheli veya bilateral dil representasyonu saptananolgularda unilateral WADA testine baflvurulmas›önerilmektedir.12 f-MRG’n›n rutin kullan›ma girebil-mesi için daha fazla olgu içeren çal›flmalar yap›lmas›,metodoloji ile iliflkili standardizasyonun gelifltirilmesive en güvenilir analiz yöntemlerinin belirlenebilmesi-ne gereksinim vard›r.

KAYNAKLAR

1. Knecht S, Deppe M, Drager B, Bobe H, Lohmann A, Floel E,Ringelstein EB. Language lateralization in healthy right-handers.Brain 2000;123:74-81.

2. Luria AR. Basic problems in neurolinguistics. The Hague: Mouton;1976.

3. Binder J, Frost J, Hammake T, Cox RW, Rao S, Prieto T. Human brainlanguage areas identified by functional MRI. J. Neuroscience 1:353-362,1997.

4. Jane A. Springer, Jeffrey R. Binder, Thomas A. Hammeke, Sara J.Swanson, Julie A. Frost, Patrick S. F. Bellgowan, Cameron C.Brewer, Holly M. Perry, George L. Morris and Wade M. MuellerLanguage dominance in neurologically normal and epilepsy subjectsA functional MRI study. Brain, Vol. 122, No.11,2033-2046,November 1999

5. Tzourio N, Crivello F, Mellet E, Nkangangila B, Mazoyer B.Functional anatomy of dominance for speech comprehension in lefthanders vs right handers. Neuroimage. 8:1-16,1998.

6. Baciu M, Juphard A, Cousin E, Le Bas JF. Evaluating f-MRI methodsfor assessing hemispheric language dominance in healthy subjects.European Journal of Radiology 55,209-215,2005.

7. Binder JR, Achten E, Constable RT, Detre JA, Gaillard WE, Jack CR,Loring DW. Functional MRI in Epilepsy. Epilepsia 43(Suppl 1):51-63,2002.

8. Binder JR, Swanson SJ, Hammeke TA. Determination of languagedominance using functional MRI: a comparison with the Wada test.Neurology 46:978-984,1996.

9. Seghier ML, Lazeyras F, Pegna AJ, Annoni JM, Zimine I, Mayer E,Michel CM, Khateb A. Variability of f-MRI activation during aphonological and semantic language task in healthy subjects.Human Brain Mapping, 23:140-155,2004

10. Rasmussen T, Bilner B. The role of early left-brain injury indetermining lateralization of cerebral speech functions. Ann NYAcad Sci 1977;299:355-69.

11. Knecht S, Drager B, Deppe M, Bobe H, Lohmann A, Floel E,Ringelstein EB, Henningsen H. Handedness and hemisphericlanguage dominance in healthy humans. Brain, 123,2512-2518,2000.

12. Wellmer J, Fernandez G, Linke DB, Urbach H, Elger CE, Kurthen M.Unilateral intracarotid amobarbital procedure for languagelateralization. Epilepsia. Nov; 46(11):1764-72,2005

32 Türk Nöroloji Dergisi 2007; Cilt:13 Say›:1