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Biologische Psychologie > Sitzung 2 & 8: Methoden der biologischen Psychologie > Flashcards

Sitzung 2 & 8: Methoden der biologischen Psychologie Flashcards

1
Q
  1. Bildgebende Verfahren: Computer Tomography (CT)
A
  1. Computer Tomography
  2. nicht invasiv, radioaktive Substanzen
  3. Bild verbessert seit 70er
  4. Backprojektion (Bild rekombiniert –> höchste Dichte
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2
Q

Forschungsstrategien der Neurowissenschaften - Gehirn und Verhalten als unabhängige und abhängige Variable (20.1.1)

A

Je nach Methodischen Zugang konzentriert sich die biologische Psychologie mehr auf die anatomirschen Orte (Hirnstrukturen) oder auf die Dynamik von Hirnprozessen:
a) Biologische Psychologie & Neuropsychologie: physiologisches Subtrat als UV, Verhalten als AV
z.B.: Läsion/Stimulation d. Nervengewebes bei Tieren

b) Psychophysiologie: physiologisches Substrat als AV, Verhalten als UV
z.B.: Registrierung hirnelektrischer/magnetischer Prozesse bei Verhalten im Humanversuch

c) Neurophysiogie: steht zwischen den Methoden: Untersuchung von Verhaltens-, Denkstörungen nach Läsionen und Störungen des menschlichen Gehirns

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3
Q

Was ist der Unterschied, wenn man in der Forschungsstrategie das physiologische Substrat als UV manipuliert bzw. als AV? (20.1.1)

A
  1. physiologisches Substrat als UV & Verhalten als AV: Es werden oft Zusammenhänge zwischen Hirnstrukturen und einzelnen Verhaltensweisen berichtet
  2. Phsyiologisches Substrat als AV & Verhalten als UV: Es werden Zusammenhänge zwischen Hinrprozessen und Verhalten berichtet, weniger von einzenen abgrenzbaren Regionen
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4
Q

Forschungsstrategien der Biologischen Psychologie (20.1.2)

A

Die Herstellung kausaler Beziehungen zwischen Gehirn, Körper und Verhalten erfordert die simultane Erfassung und Beeinflussung von physiologischen und psychologischen Variablen

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5
Q

Methoden - Welche gibt es?

A
  1. Mikroskopie und Histologie:
    a) Fixierung und Färbung
    b) Degenerationsmethoden
    c) Meerrettichperoxidase
    d) Immunhistochemische Methoden
  2. Neurochemische Methoden:
    a) Aminosäurenautoradiograhie
    b) Genaktivierung
    c) Mikodialyse
    –> 1. - 2. sind neurochemische bzw. neuroanatomische Methoden
  3. Läsionen und Reizungen:
    a) Stereotaxie
    b) Läsionsmethoden
    c) Elektrische und magnetische Reizungen des Gehirns
  4. Elektro- und Magnetoenzephslographie (EEG & MEG)
  5. Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale und Magnetfelder (EKP)
  6. Bildgebende Verfahren:
    a) Messung der Hirnburchblutung und Positronenemissionstomographie (PET)
    b) Magnetresonanztomographie (MRT)
    c) funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)
    d) Computer Tomograhpie (CT)
    e) Singel Photon Emission Computed Tomopgraphiy (SPECT)
  7. Optische Bildgebung:
    a) Das Lambert-Beer-Gesetz
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6
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 1. Mikroskopie und Histologie - a) Fixierung und Färbung (20.2.1)

A
  1. Zweck: Um Zellhäufungen und Bahnen im Mikroskop sichtbar zu machen
  2. Fixation:
    a) nötig, um postmortale Auflösung zu verhindern ( Formalin wird meist verwendet)
    b) vorher: Blut durch andere Flüssigkeit ersetzt (= Perfusion)
    c) nachher: Härtung d. Gewebes durch Paraffin oder Einfrieren, dann Scheiben mit Mikrotom
  3. Färbung:
    a) Nissl-Färbung: für Zellkörperferbung
    b) Gogli-Färbung: Membranfärbung
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7
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 1. Mikroskopie und Histologie - Mikroskopiearten

A
  1. Nach Fixierung und Färbung kann das Nervengewebe entweder
    a) lichtmikroskopisch oder
    b) elektromikroskopisch betrachtet werden –> elektromikroskop hat eine höhere Auflösung
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8
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 1. Mikroskopie und Histologie - b) Degenerationsmethode

A
  1. Es werden jene Teile des Neurons makriert, die nach Läsionen absterben
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9
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 1. Mikroskopie und Histologie - c) Meerrettichperoxidase (MRP)

A
  1. Anwendung: zur Färbung von Axon und Zellkörper
  2. retrograder axoplasmatischer Transport: MRP wird von den präsynaptischen Endigungen (nicht von den Axonen selbst) aufgenommen und von dort zum Zellkörper transportiert
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10
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 1. Mikroskopie und Histologie - d) Immunhistochemische Methoden

A
  1. lebend und tot: kann sowohl am Lebenden als auch am toten Präperat verwendet werden
  2. Axone: erlaubt vorallem die Darstellung von Axonen
  3. Schritte:
    a) monoklonale Antikörper gegen ver. Zellbestandteile herstellen –> über Klonierung
    b) Ort der Antigen-Antikörper-Reaktion über Immunfluoreszenz (bindet antikörper an fluoreszierendes Molekül) / Immunhistochemie (bindet Antikörper an chemische Verbindung) sichtbar gemacht
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11
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 2. Neurochemische Methoden - a) Aminosäurenautoradiographie

A

Bei autoradiographischen Methoden werden radioaktive Substanzen (2-Deoxyglukose) in
das Nervengewebe eingespritzt, die dort selektiv aufgenommen werden. Dadurch kann die radioaktive Strahlung lokal gemessen werden.

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12
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 2. Neurochemische Methoden - b) Genaktivierung

A
  1. aktive Neuronen: in aktiven Neuronen werden spezifische Gene im Zellkern expremiert und Proteine produziert
    In-situ-Hybridisierung: erlaubt Visualisierung aller Peptide und Proteine
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13
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 2. Neurochemische Methoden - c) Mikrodialyse

A
  1. Anwendung: zur Messung der Sekretion von Neurotransmittern, Tierversuch
  2. Künstliche Membran: wird eingesetzt, sie ist nur für bestimmte Moleküle permeabel –> so können bereits winzige Mengen an Transmittern erfasst werden
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14
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 3. Läsionen und Reizungen -a) Stereotaxie

A
  1. Zweck: Elektroden oder Kanülen in der Tiefe des Gehirns anzubrignen –> Ermöglichen ortsgenaue punktförmige Eingriffe/ Registrierungen aus der Tiefe des Gehirns
  2. Mittels eine stereotaktischen Gerätes und Atlases (Karte vom Gehirn)
  3. Anwendung:
    a) Aufsuchen der richtigen Stelle
    b) bewegen des Elektrodenhalters nach anteroior-postertior und lateral-medial am narkotisierten TIer/Menschen
    c) Loch in die Stelle bohren
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15
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 3. Läsionen und Reizungen - b) Lösionsmethoden

A
  1. Hochfrequenzkoagulation: irreversible Läsion durch hochfrequenten Wechselstrom
  2. chemische Läsionen:
    a) selektiver
    b) zerstören Zellkörper, ohne Axone zu beeinflussen oder
    c) zertören Zellen, die bestimmten Transmitter benutzen
  3. Kühlung (kryogene Blockade auf +25°): reversible Schäden
  4. Auftropfen von Kalium-Chlorid-Lösung (KCl-Lösung)
    a) für den Neokortex
    b) KCI führt zur einer sich ausbreitenden negativen Gleichspannungsverscheibung mit anschließender elektirscher Stille (spreadding depression)
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16
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 3. Läsionen und Reizungen - Bewertung von Läsionsmethoden

A

Verhaltensstörungen nach Hirnläsionen erlauben meist nur indirekte Schlüsse über
Struktur-Funktions-Beziehungen, da die Ursache für die Störungen auch auf sekundäre
Veränderungen des Gewebes, der Funktion und des Verhaltens nach der Läsion
zurückführbar sein kann

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17
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 3. Läsionen und Reizungen - Messung der Folgen von Hirnläsionen beim Menschen

A

Die Folgen von Hirnläsionen beim Menschen werden mit neuropsychologischen Tests und
experimentalpsychologischen Verhaltensproben erfasst; Neurologische Testbatterien:
- Luria-Nebraska-Neuropsychol. Testbatterie, Halstead-Reitan-Batterie

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18
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 3. Läsionen und Reizungen - c) Elektrische und magnetische Reizung des Gehirns

A
  1. Beim Menschen: Während operativer Eingriffe kann das Gehirn des wachen Patienten schmerzlos elektrisch oder mechanisch gereizt und die Verhaltenseffekte geprüft werden.
  2. im Tierversuch stereotaktische Implantation d. Elektroden
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19
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 3. Läsionen und Reizungen - c) Elektrische und magnetische Reizung des Gehirns - tDCS

A
  1. Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS):
    a)schwacher Gleichstrom: durchdirngt die Schädeldecke und kann den Kortex hemmend oder erregend reizen –> nicht invasiv
    b) Gleichstromreizung des menschlichen Gehirns führt in der Nähe der Anode (positive polarisierende Elektronen) zu Erregung, in der Nähe der Kathode (negativ polarisierende Elektroden) zu Hemmung
  2. Transkranielle Magnetstimulation (TMS)
    a) Magnetische Spule wird nahe der Kopfhaut angelegt und führt zu einer depolarisation der darunterliegenden Zellen
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20
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 3. Läsionen und Reizungen - c) Elektrische und magnetische Reizung des Gehirns - TMS

A

Transkranielle Magnetstimulation
1. Spule: Magnetische Spule wird naher der Kopfhaut angebracht –> die darunterliegenden Zellen werden durch den Magnetimpuls depolarisiert –> Impulse werden ausgelöst –> Kriert eine virtuelle Läsion

  1. Anwendung: in Diagnostik, Forschung und Therapie (z.B.: Messung sensomotorischer Reorganisation des Gehirns bei chronischen Schmerzen und Lernen, Erfassung von Rückenmarksstörungen)
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21
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 3. Läsionen und Reizungen - c) Elektrische und magnetische Reizung des Gehirns - repetitive TMS

A
  1. Kurze Impulse von TMS über einen Zeitraum von Sekunden oder Minuten führt zu einer unterbrechung der gerade ablaufenden Nervenvorgänge
  2. hoch- und niedrigfrequente Stiumulation: Hochfrequente Stimulation erhöht und niedrigfrequente Stimulation erniedrigt die Erregbarkeit
    –> wobei das Hilf (z.B.: Reograntsation bei Schlaganfall oder psychische Störungen) wird noch untersucht
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22
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elketro- und Magnetoenzephalogramm: Methodenvergleich

A
  1. EEG und MEG sind mit die wichtigesten Methoden zur Erforschung der Zusammenhänge von Hirn und Verhalten beim Menschen
  2. präzisie Zeitmessung: EEG und MEG erlauben präzise Zeitmessung mentaler Prozesse
  3. weniger präzise Lokalisation: der anatomische Ursprung der Spannungsschwankungen kann weniger gut bestimmt werden als bei bildgebenden Verfahren
    –> extrem höhe Zeitliche Auslösung bei limitierter räumlicher Auflösung
  4. Wenn EEG und MEG nicht von der SChädel- sondern von der Hrinoberfläche abgeleiter werden, dann ist ihre örtliche und räumliche Audflösung besser
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23
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elketro- und Magnetoenzephalogramm: EEG - Aufbau

A
  1. nicht invasive Methode: Netzkappe mit Elektroden auf den Kopf angebracht, Leitgel wird zwischen Kappe und Kopfhaut gespritzt, damit die Elektroden halten –> für die Anbringung der Elektroden gibt es internationale Setups und Referenzsysteme
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24
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elketro- und Magnetoenzephalogramm: EEG - Setups und Referenzsysteme

A
  1. Für die Anbrigung der Elektroden: zwischen Nasion (Vorne) und Inion (hinten) wird mittig die zentrale Elektroden plaziert
  2. mind. 12 Elektroden
  3. gerade Anzahl von Elektoden auf der rechten und ungerade Anzahl von Elektorden auf der linken Seite
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25
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elketro- und Magnetoenzephalogramm: EEG-Rhytmen

A
  1. Individuelle Unterschiede: EEG-Frequenzbädnern variieren individuell sehr stark
  2. Arten von Rhythmen:
    a) Alpha-Rhythmus (8-13 Hz): sinusförmig, im Wachzustand geringer visueller Aufmerksamkeit, entspannter Wachzustand und bei den meisten Menschen Schwerpunktwelle
    b) Beta-Rhythmus (13-30Hz): bei visueller Konzentration/ AUfmerksamkeit wechselt der Alpha- meist in den Beta-Rhythmus (=Alpha-Block)
    c) Teta- (4-8Hz) und Delta-Wellen (<4Hz): im Tiefschlaf oder pathologischen Veränderungen
    d) Gamma-Wellen: Frequenzen über 30 Hz, extrem kleine Amplituden
    e) mu-Rhythmus (10-15Hz): neurophysiologisch mit der Schlafspindel identisch
    –> EEG weit Oszillationen von 0 . 100 Hz auf, die im Allgemeinen mit zunehmender Wachheit schneller werden
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26
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elketro- und Magnetoenzephalogramm: EEG - Elektrokortikogramm (ECoG)

A
  1. Definition: EEG auf der Kortexoberfläche –> Makroelektroden direkt auf Kortex (z.B.: Einsatz bei Epilepsiechirurgie)
  2. höhere Amplitude: ECoG weißt 3 - 10 mal höhere Amplitude als das EEG auf
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27
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elketro- und Magnetoenzephalogramm: EEG - Physiologische Grundlagen von Hirnoszillationen

A
  1. Definition: rhythmische elektrische Potenziale in den Hirnarealen, die sich synchronisieren müssen, um Informationen auszutauschen
  2. Hohe Frequenzen: sind auf räumlich wenig ausgedehnte Oszillatoren beschränkt
  3. langsame Frequenzen: sind auf weit ausgedehnte Oszillatoren beschränkt
  4. neuronale Plastizität und Gedächtnis: werden durch Oszillationen garantiert
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28
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elketro- und Magnetoenzephalogramm: EEG- Die Regularität der EEG-Wellen

A
  1. Summierte Aktivität: EEG-Signale stellen die summierte Aktivität aus einer Vielzahl elektrische Prozesse dar
  2. Geordnetheit: Die Geordnetheit der Oszillationen im EEG resuliert aus den snchronen Feuereigenschaften der neuronalen Netzwerke
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29
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elketro- und Magnetoenzephalogramm: EEG - Entstehung der Signale

A
  1. Das EEG entsteht v. a. aus exzitatorischen postsynaptischen Potenzialen. Der Ort der EEG und
    MEG-Entstehung ist in den apikalen Dendriten von Schicht 1 und 2 zu suchen, wo die meisten unspezifischen Afferenzen und intrakortikalen Fasern enden.
  2. Die Hirnrinde kann elektrisch als Dipol beschrieben werden mit umgekehrter Polarisierung zwischen oberen und unteren Schichten. Der negative Pol wird als Senke, der positive als Quelle bezeichnet.
  3. Viele benachbarte kortikale Dipole müssen sich summieren, um im EEG sichtbar zu werden.
    Kugelförmige Zellorientierungen erzeugen keine registrierbaren Potenziale.
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30
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elketro- und Magnetoenzephalogramm: EEG - EEG-Rohdaten

A
  1. Zeitreihendaten: bis zu 4000 Datenpunkte pro Sekunde
  2. Signalraum: Der Kopf (bzw. Überall wo Elektroden sind) –> das EEG misst Spannung zwischen zwei Punkten
  3. Referenzelektroden: zur Spannungsmessung und Quellenanalyse
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31
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elektro- und Magnetoenzephalogramm: Magnetoenzephalographie - Messung von Megnetfeldern

A
  1. Magnetfelder: jeder Bewegung elektrischer Ladung ruft ein Magnetfeld hervor –> MEG misst Magnetfelder, die durch die Aktionspotenziale hervorgerufen werden. Die Neuroelektrizität ruft Magnetfelder hervor, die mittel Sensoren (SQUIDs) gemessen werden können
  2. Intrazelluläre Stromflüsse: Das MEG misst intrazelluläre Stromflüsse von asymetrisch-morphologischen Dendritenbäumen (nicht von Axonen!) (war Thorsten wichtig)
  3. SQUIDs (“superconducting quantum interference device”): hochempfindliche Dedektoren, die die schwachen Magnetfelder des Gehirns nachweisen können
32
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elektro- und Magnetoenzephalogramm: Magnetoenzephalographie - Aufbau

A
  1. Helm: MEG besteht aus einem Helm mit Vakuum indem flüssiges Helium ist, um die im Helm befindlichen SQUIDs auf die richtige Temperatur herunter zu kühlen, dass sie supraleitende Eigenschaften haben und die Magnetfelder messen können
33
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elektro- und Magnetoenzephalogramm: Vergleich EEG und MEG

A
  1. MEG erfasst hauptsächlich horizontal und radial zur Schädeldecke gelegende elektrische Ströme (misst also radiale Diploide) –> misst daher eher Aktivität der Furchen (Sulci)
  2. EEG: misst meist vertikale kortikale Säulen –> und daher eher die Aktivität der Windungen (Gyri)
  3. Kombination von EEG und MEG: die Aktivitätsquelle lässt sich im Kortex mit hoher Genauigekeit (2mm) bestimmen
  4. EEG erlaubt im Gegensatz zum MEG keine Lokalisation
34
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elektro- und Magnetoenzephalogramm: Vor- und Nachteile vom MEG

A
  1. Vorteile:
    a) vergleichbare gutr örtliche und zeitliche Auflösung (so gut wie kein anderes nicht-invasives Verfahren)
    b) Wird durch umleigende Schichten nicht beeinflusst –> wenig Störfaktoren und Echtzeitmessung möglich
    c) keine Refernzen nötig
    d) Oberflächenmessung ist genau
  2. Nachteile:
    a) mehr Arbeit für eine Lokalisation, je tiefer in den Kopf hinein, desto weniger genau ist die Messung
    b) Verwandt mit EEG, aber wesentlich teuerer
35
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elektro- und Magnetoenzephalogramm: Anwendung MEG

A
  1. Messung von evozierten Komponenten
  2. präoperativ bei Epilepsie
36
Q

Neurochemische und neuroanatomische Methoden: 4. Elektro- und Magnetoenzephalogramm: MEG-MRT-Überlagerung

A

Durch die Überlagerung von Kernspinotomographie und MEG-Aktivitätsquellen können die Entstehungsorte eines MEG-Feldes millimetergenau angegeben werden (zumindest im Kortex)

37
Q

20.4.4 Rhythmen und Synchronisation - Synchronisation und Spontan-EEG/MEG

A
  1. Thalamus: Der Thalamus synchronisiert die kortikalen Oszillationen in den unteren Frequenzbereichen und bewirkt damit die Summation von vielen postsynaptischen Potenzialen
  2. zeitliche Synchronisation: der afferenten Impulssalven ist Vorraussetzung für die EEG/MEG-Rhythmen
  3. Desynchronisation des EEG mit Amplitudenabnahme: kann zwei Ursachen haben:
    a) die Afferenzen feuern mit hoher Frequenz, aber irregulär
    b) oder sie feuern extrem selten, sodass keine Summation möglich ist
  4. akzelerierter Synchronisation: eine Amplitudenverkleinerung kann aber auch auf Erhöhung der Synchonisation hoher Frequenzen mit niedrigen Amplituden zurückzuführen sein
38
Q

20.4.4 Rhythmen und Synchronisation - Postinhibitorische Entladung thalamischer Neurone

A

Langsame Frequenzbereiche des EEG/MEG werden durch postinhibitorische Enladungen thalaokortikaler Neuronen erzeugt

39
Q

20.4.5 Auswertung und Interpretation von EEG/MEG - Frequenzen und Amplituden

A
  1. Filterung und Digitalisierung: die meisten Frequenzverschiebungen können nur die Computeranalyse und ektronische Filter sichtbar gemacht werden, dannach kann eine Fourier-Analyse durchgeführt werden
  2. Fourier-Analyse und Leistungsspektren:
    a) Fourier-Analyse ist die wichtigeste Auswertungsmethode sie führt zu den Leistungsspektren (power spectrum) des EEG
  3. Deterministisches Chaos und Komplexität:
    Mit Hilfe von mathematischen nicht-linearen Auswertungsverfahren lässt sich das EEG/MEG auch als Abfolge unterschiedlich komplexer Hirnzustände darstellen und in Chaos-Hirnkarten abbilden (z.B.: konnte festgestellt werden, dass Menschen mit hohem IQ in Ruhe eine höhere Komplexität von hirnelektrischen Aktivitäten aufweisen) Abb. 20.14 im Buch
40
Q

20.4.5 Auswertung und Interpretation von EEG/MEG - Interpretation des EEG

A

s. Tabelle 20.2 aud Seite 477

41
Q

20.4.5 Auswertung und Interpretation von EEG/MEG - Klinisches EEG

A

Anwendung zur:
1. Diagnose und Lokalisation von Anfallsleiden –> Vorallem für Episepsie zentrales Diagnosenistrument
2. zur Bestimmung des zerebralen Todes
3. Zur Abschätzung von Vergiftungen auf die Hirntätigkeit
4. In der Anästesie zur Abschätzung der Nakosetiefe
5. Pharamkologie: zur abschätzung der Pharmakawirkung
6. Neurobiologie: zur Abschäzung von zerebralen Störungen nach Durchbutungsproblemen

42
Q

Box 20.3 Anfallsleiden - Epilepsie

A
  1. Gemeinsamkeiten aller Epilepsie-Formen: ein Anfall stellt eine extrem starke synchronisierte elektrische Erregung von Nervenzellverbänden da (paroxysmale Depolarisation)
  2. Vorhersagbarkeit: ein teil der Anfälle kann im EEg oder ECoG bereits eine Stunde bis Minuten vorher durch Berechung nicht-linerarer Algorithmen vorhergesagt werden, da das EEG in dieser Zeit an Komplexität verliert
  3. Es gibt ver. Arten von Anfällen, die sich unterschiedlich gut behandeln lassen:
    a) Grand-mal-Anfall
    b) Petit-mal-Anfall
    c) Komplex-partielle fokale Anfälle
43
Q

20.5 Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale und Magnetfelder - 20.5.1 Messmethodik von ereigniskorrelierten Hirnpotenzialen - Definition EKP

A
  1. Definition: Unter ereigniskorrelierte Hirnpotenziale (EKP) versteht man alle elektrokortikalen Potenziale oder Magnetfelder, die vor, während und nach einem sonsorischen, motorischen oder psychischen Ereignis im EEG messbar sind
  2. Hat kleiner Amplituden als das Spotan-EEG
44
Q

20.5 Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale und Magnetfelder - 20.5.1 Messmethodik von ereigniskorrelierten Hirnpotenzialen - Mittelungstechnik

A

EKPs werden durch zeitsynchrone Mittelungen aus dem Hintergrundrauschen gefiltert

45
Q

20.5 Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale und Magnetfelder - 20.5.1 Messmethodik von ereigniskorrelierten Hirnpotenzialen - Identifikation von Komponenten

A
  1. Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale zeigen eine Abfolge charakteristischer Komponenten, die unterschiedliche Phasen und Komponenten informationsverarbeitender Prozesse darstellen.
  2. Mathematisch lassen sich solce unabhängigen Komponeten über die sog. “Pricipal-copmonent-Analyse” errechnen (Faktoranalyse)
46
Q

20.5 Ereigniskorrelierte Hirnpotenziale und Magnetfelder - 20.5.1 Messmethodik von ereigniskorrelierten Hirnpotenzialen - exogene und endogene Komponenten

A
  1. Exogene Komponenten: frühe Komonenten (ca. 100ms) nach einem sensorischen Reiz –> Sie spiegeln die physikalischen Reizeigenschaften
  2. endogene Komponenten: sind späte Komponenten –> sie spiegeln psychologische Prozesse wieder
47
Q

20.5.2 Enstehung langsamer Hirnpotenziale und Magnetfelder - Konponenten und Topographie von langsamen Hirnpotenzialen - Wann treten langsamen Hirnpotenziale auf?

A

Langsame Hirnpotenziale (LP oder SCP) treten in Vorberetiungs- und Planungssituationen auf

48
Q

20.5.2 Enstehung langsamer Hirnpotenziale und Magnetfelder - Elektrogenese von LP

A
  1. LP und EKP stellen lokale Verschiebungen synchroner postsynaptischer Potenziale der oberen Rindeschicht dar
  2. Negativierung von LP mobilisiert die kortikalen
    Zellen an den apikalen Dendriten
  3. Positivierung reduziert die Erregbarkeit.
49
Q

20.5.2 Enstehung langsamer Hirnpotenziale und Magnetfelder - Neurophysiologische Grundlage von LP

A

LP sind Ausdruck der Tätigkeit eines kortiko-subkortikalen Netzwerkes, das die Erregbarkeit des
Kortex innerhalb bestimmter Grenzen hält.

50
Q

20.5.3 Phsychophysiologie von LP - instrumentelles Lernen von LP

A

Langsame Hirnpotenziale können willentlich über
Biofeedback gesteuert werden. Damit hat die Person einen gewissen Einfluss auf die Erregbarkeit ihrer Hirnrinde

51
Q

20.5.3 Phsychophysiologie von LP - Informationsverarbeitung und EKP

A

Bewusste Informationsverarbeitung wird erst in
den späten, endogenen EKP und LP sichtbar und
erfordert synchrone Aktivierung ausgedehnter
neuronaler Netze

52
Q

20.6 Bildgebende Verfahren - 20.6.1 Messung der Hirndruchblutung und Positronenemissionstomopraphie - Vermehrte Durchblutung bei Neuronaler Aktvität

A
  1. Die Hirnrinde, hat einen ständig hohen Grundbedaft an Sauerstoff (und Glukose), jede zusätzliche Aktivierung in einer bestimmten Hirnregion führt dort zu einem erhöhten Sauerstoffverbrauch und eine entsprechend vermehrten Anfall von Metaboliten –> diese sauren Sauerstoffprodukte wiederum erweiter die lokalen Arteriolen –> Erhöhung der lokalen Durchblutung
  2. Zur Messung der regionalen Hrindurchblutung werden unschädliche radioaktive Substanzen oder Gase eingespritzt, die sich evorzugt in gut durchbuteten, d.h. aktivien Hirnarealen ausbreiten
53
Q

20.6 Bildgebende Verfahren: PET -Prinzip (Positronenmissionstomopraphie)

A
  1. Das Gesamte Gehirn kann vermessen werden, horizontale Schichten können gleichzeitg erfasst werden: Ver. Stoffwechselprodukte können im lebenden Gehirn gemssen werden
  2. Radiopharmaka: werden iniziiert oder eingeatment, diese Setzten Positronen frei (positiv geladene Teilchen) –> Iniziert werden können ver. Radioisotope (Fluor, Wasser, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff,…)
  3. Die Positonen im Hirngewebe: Nach wenigen Millimetern im Hirngewebe wird das Proton von der negativen Ladung eines Elektorns angezogen, sie treffen aufeinander, kollidieren und verschmelzen
  4. Annihilisation: DIe Verschmelzung (Annihilisation) setzt 2 Annihilisationsphotone (Gammaquanten) frei, die in entgegengesetzte RIchtungen die Kopf verlassen
  5. Gammerstrahlung: Multiple Photonen bilden die Gammastrahlung, die den Kopf verlässt und von 2 gegenüberliegenden Strahlungsdetektoren registriert werden
  6. Koinzidenzschaltung: beide Detektoren geben nur dann ein Signal, wenn sie gleichzeitig getroffen werden
  7. Zahl der simultanen Kollisionen: wird gezählt und die Zählung in eine Bild des Blutfluses für eine Minuten nach der Injektion übersetzt
54
Q

20.6 Bildgebende Verfahren: PET-Kamera

A
  1. Strahlungsdetektoren: eine PET-Kamera besteht aus vielen Strahlungsdetektoren, die in Form eines Rings um de Kopf der VP angebracht werden
  2. örtliches Auflösungsvermlgen: etwa 4mm
  3. zeitliche Auflösung: in vielen Sekunden bis Minuten
    –> PET ist die teuerste Neurowissenschaftliche Methodik
55
Q

PET - Anwendung und funktionelle Bildgebung

A
  1. Anwendung: Verschiedene Stoffwechselprodukte, Blutfluss & Metabolismus
  2. funktionelle Bindgebung. Zeitreihenanalyse möglich über somatosensorische Stimulation
56
Q

20.6.2 Magnetresonanztomographie (MRT) - Prinzip

A
  1. kernmegnetische Resonanz: ist das Messprinzip des MRT –> die Dichte und Relationszeit magnetisch erregter Wasserstoffamomkerne (Protonen) im meschlichen Körper wird erfasst
  2. Drehimpulse: die kernmagnetische Resonance basiert auf dem Grundprinzip der Drehimpulse geladener Teilchen, wobei der Kern (Proton) des Wasserstoffatoms das größte magnetische Moment hat ( es verhält sich paramagnetisch)
  3. starkes Magnetfeld: zunächst bringt man den Organismus in ein starkes statisches Magnetfeld (vertikales Magnetfeld) –> Alignment: ungeordnete Protonen werden in eine Richtung gebracht
  4. Resonanzbedingung: legt man nun zusätzlich ein starkes magnetisches Feld (horizontales Magnetfeld) mit einem Radiofrequenzimpuls derselben Frequenz, in der die Protonen rotieren an, so führt die Abweichung von der bevorzugten Ausrichtung der Felder zur Ausweklung (Präzession) um die Feldachsen –> das ist die Resonanzbedingung
57
Q

20.6.2 MRT - gespulte Kernresonanz

A

Wenn das Magnetfeld über dem Messvolumen (Kopf) variiert, so bewirkt dies systematisch unterschiedliche Anregungen und Relationszeiten, aus denen man den Ort der jeweiligen Änderung rekostruieren kann

58
Q

20.6.2 MRT - Relaxtionszeiten T1 und T2

A
  1. T2: Die Rückkehr der Protonen in ihre Ausgangslage
  2. T1: durch den horizontalen Magnetimpuls verliert das Proton den synchronen Drehimpuls und geht auch in horizontaler Richtung außer Phase (dephaising) –> diese Zerfallszeit bildet T1
  3. ver. Gewebe: die Abklingzeiten T1 und T2 von ausgelengten Protonen sind für ver. Gewebe unterschiedlich. Für graue und weiße Substanz ergeben sich dadurch unterschiedliche Kontraste
59
Q

20.6.2 MRT - Herstellung der Magnetfelder und Indeitifizierung der Quelle der Aktivität

A
  1. Herstellung der Magnetfelder: Spulen, durch die Strom fließt und die durch flüssiges Helium gekühlt werden erzeugen die Magnetfelder
  2. Quelle der Aktivität: wird durch räumlich variierende Magnetfelder- und Radiofrequenzgradienten mit Fourier-Transformation indentifiziert werden
60
Q

20.6.2 MRT - was kann man mit dem MRT messen?

A
  1. Veränderungen des zerebralen Blutflusses, ablesbar an der lokalen Sauerstoffanreicherung, können mit hoher Zeit- und Ortsauflösung im MRT gemessen werden
  2. BOLD-Effekt (“blood oxygen level dependent”) : beruht auf der Tatsache, dass sauerstoffreiches Blut eine langsamere Relationszeit T2 aufweist und damit aktive Hirnareale hervorgehoben werden
61
Q

20.6.2 fMRT funktionelles MRT)

A

die fMRT (kernspintomographie) mit Echo-Planar-imaging stellt ein örtlich besonders gut auflösendes bilgebendes Verfahren da. Blutflussveränderungen können nach 3s mit Millimetergenauigkeit im gesamten Gehirn gefasst werden
–> kann Veränderungen des zerebralen Blutflusses über Ort und Zeit auflösen

62
Q

20.6.2 Magnetresonanzspektrosokopie (MRS)

A

Mit dem MRS lässt sich die Dichte einzelner neurochemischer Substanzen im Nervengeweben lokal bestimmen –> Auch Metabolismus kann durch die aufdeckung von Elektornwolken und deren Dichtespektren bestimmt werden

63
Q

20.6.2 Diffusions-Tensor-Bildgebung

A
  1. Faserverbindungen: im lebenden und intakten Gehirn mit fMRT bildhaft dargestellt werden mit Diffusions-Tensor-Bildgeung
64
Q

20.6.3 Optiosche Bildgebung - Nah-Infrarotspktroskopie (NIRS)

A
  1. Durch Messung der Lichtabsorption im durchbluteten Hirngewebe lassen sich stark von schwach durchbluteten Arealen trennen
  2. Lambert-Beer-Gesetz: Grundlage dafür ist das Lambert-Beer-Gesetz, welches besagt, dass jedes Gewebe mit Änderung seines funktionellen Zustands seine optischen Eigenschaften ändert
65
Q

20.6.3 optische Bildgebung - Anwendung

A

Optische Bildgebung erlaubt die nichtinvasive Messung physiologischer Veränderungen der Hirnaktivität durch photographische Erfassung der Relfexion und Absorbation von Licht aus dem Hirngewebe

66
Q

Singel Photon Emission Computer Tomographie (SPECT)

A
  1. Radiopharmaka: werden in den Blutkreislauf gespritzt oder eingeatmet. In ihnen gibt es radioaktive Isotope, die so makiert sind, dass sie instabil sind, und während die zerfallen werden Gamm-Quanten freigesetzt, die man sokalisieren kannn
    2.Collimator: Die Gamma-Quanten werden mittels einem Collimator geristiriert. Dieser besteht aus Schwermetall und ist aufgebaut wie eine Bienenwarbe und lasst daher nur Gammaquanten durch, die in einem spitzen Winkel ankommen
  2. Gamma-Kamera: fängt die durch den Collimator gefilterten Gamma-Quanten auf und wandelt sich in Bilder um –> je dichter ein bereich im Gehirn ist, desto mehr werden die Gammaquanten sichtbar
  3. Metabolismus: SPECT besonders gut im Bereich des Metabolismus
67
Q

funktionelle Near-Infra-Red Spectroscopy (fNIRS)

A
  1. Misst Verteilung von Blut Kopfoberfläce (isokoritkal)
  2. Lichtabsorption proportionale zu Substnzkonzenztration und Distanz zwischen, die die Photonen überwinden müssen
  3. Vorteil: Auch in Bewegung möglich und nicht anfällig gegenüber Artefaktren
  4. Wird in der klinischen Diagnostik und Forschung angewendet
68
Q

Elektrookulographie (EOG) und Arten von Sakkaden

A
  1. Messtechnik: Elektroden seitlich von den Augen und bei einem Auge oben und unten Elektrode (also insgesamt 4 Elektronden)
  2. Daten und Parameter: Mann kann mit dem Rohsignal arbeiten oder eine Abletung amchen und Komponenten ausrechnen
    a) Inspektionssakkaden: die Augen “springen”, machen größere Sätze, wenn man was absucht oder nirgendwo hinschaut
    b) Korrektursakkaden: um den Punkt des schärfsten Sehens zu finden
    c) Horizontale Folgebewegung: weiche Bewegung
    d) Repretitive Sakkaden: z.B.. bei Lesen eines schwirigen Texts springen die Augen vor und zurück

3.Alternative: Eye-Tracking
–> Je nach dem sind unterschiedliche Hirnregionen zuständig

69
Q

Elektromyographie (EMG)

A
  1. Messtechnik: invasiv (mit Nadel) vs. non-invasiv mit Elektroden –> Nadel doer Elektrode am Muskel und eine Referenzelektrode draußen. Wenn der Muskel aktiv ist, dann bekommt an ver. Ausschläge
  2. Anwendung: Protesensteuerung und Spracherkennung mit facial Elektrodes
70
Q

Elektrokadiogramm (EKG)

A
  1. Messtechnik: Elektroden nach bestimmter Karte am Brutkorb und (wenn man eine höhere Auflösung will) am Rücken
  2. Prinzip: Es gibt eine Stadardableitung mit ver. Zacken (P-, Q,- R-, T & U -Zacken)
71
Q

Elektrodermalerhautleitwiederstandsmessung (EDA)

A
  1. Messtechnik: Es gibt Standardset-ups für die Platzierung der Elektroden, dann wird eine ganz kleine Spannung angelegt, wenn man SChwitzt, dann wird der Wiederstand geringer und die Durchflussgeschwindigkeit verädenr sich –> diese Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit wird gemessen
  2. Parameter: phasische Komponenten und tonische Komponenten
  3. Anwendung: Desensibilisierung, Audiovisuelles Feedback
72
Q

Zusammenfassung - kausale Beziehung zwischen Gehirn und Verhalten

A
  1. erfordern die gleichzeitige (simultane) Erfassung von neuronalen und psychologischen Maßen:
    a) invasive Methoden der Biologischen Psychologie, wie die Läsionsmethode und histologische Präparation von Hirngewebe; sie können zwar in der Regel nur im Tierversuch eingesetzt werden, bilden aber die Grundlage unseres Wissens über Hirn-Verhaltens-
    Beziehungen;
    b) histologische Präparation von Hirngewebe;
    c) Läsionsmethode zum Studium der Verhaltensausfälle;
    d) elektrische und magnetische Hirnreizung (TMS, tDCS).
73
Q

Zusammenfassung - EEg, EcoG und MEG

A
  1. bilden die neuronalen und psychischen Prozesse zeitgetreu ab;
  2. erlauben Quantifizierung von Zeit und Ort der Informationsverarbeitung im Gehirn;
  3. erlauben keine Aussage über strukturell-anatomische und metabolische Veränderungen während geistiger Tätigkeit.
74
Q

Zusammenfassung - Bildgebener Verfahren

A

umfassen:
a) Messungen regionaler Hirndurchblutung (rCBF)
b) FET
c) fMRT
d) oprtische Bildgebung und Nahinfrarotspektroskopie

75
Q

Zusammenfassung aller in der Vorlesung vorhandenen Verfahren

A
  1. Bildgebende Verfahren:
    a) CT
    b) SPECT
    c) PET
    d) MRT
    –> gute bis exzellente räumliche Auflösung und Erfassung von Metabolismus
  2. Funktionelle bilgebende Verfahren:
    a) fMRT
    b) PET
    –> gute bis exzellente räumliche Auflösung, Erfassung von Metabolismus und mäßige Zeitliche Auflösung
  3. Biosignale:
    a) EEG
    b) MEG
    –> exzellente zeitliche, mäßige räumliche

Biologische Psychologie (13 decks)

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