Thema 7: Methoden der Biologischen Psychologie

Question 1

Elektrische Reizung an der Cortexoberfläche während neurochirurgischer Eingriffe

Mittels elektrischer Reizung kann während eines neurochirurgischen Eingriffs (bspw. Tumor-OP) präzise eine Hirnregion angesteuert werden, um möglichst das komplett erkrankte Gewebe zu erfassen, bei gleichzeitiger Schonung des umgebenden Hirngewebes. Mithilfe kurzer Stromstöße von … bis … Sekunden können so u. a. … und verbale Regionen erfasst werden.

Answer 1

2-10

motorische

Question 2

Therapeutisch eingesetzt wird die … u. a. bei Morbus Parkinson, um einen Ausgleich herzustellen, zwischen dem Parkinson-bedingten Dopaminmangel und dem …überschuss.

Answer 2

Tiefenhirnstimulation

Acetylcholin

Question 3

Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)

Hierbei wirkt ein schwacher elektrischer Strom (ca. … bis 1 mA) durch den Schädel hindurch auf das Gehirn. Dieser einwirkende Strom verändert die elektrische Ladung auf der Membran der … (auf Seite der Anode wird eine Depolarisation ausgelöst mit erhöhter Erregbarkeit des Nervengewebes). Eingesetzt wird dieses Verfahren häufig zur Behandlung von Schmerzen oder … .

Answer 3

0,2

Nervenzellen

Depressionen

Question 4

Transkranielle Magnetstimulation (TMS)

Hierbei wird eine Magnetspule im Bereich der Stirn angelegt, welche dann ein Magnetfeld erzeugt und somit Impulse durch die Schädeldecke ins Großhirn schickt (Intensität von … bis … Tesla). Der Impuls … die darunterliegenden Nervenzellen im Umkreis von einigen Millimetern und einer Tiefe von bis zu … cm. Je nach stimuliertem Gebiet können sich die Impulse auf Bereiche des Bewegungsapparates oder der Sinnesorgane auswirken. Therapeutisch eingesetzt wird die TMS beispielsweise bei … .

Answer 4

1-2

depolarisiert

3

Schizophrenie

Question 5

Aufzeichnung elektrischer Aktivität (z.B. EEG) vs. Aufzeichnung der Magnetfelder (z.B. fMRT)

Die Prozesse im Gehirn verlaufen in ms-Intervallen, somit ist eine Zeitmessung erforderlich, die in … Verfahren nicht aufzeigt werden können (EEG genauer als fMRT). Dagegen zeigen … Methoden Nachteile in relativer örtlicher Ungenauigkeit über den anatomischen Ursprung (fMRT genauer als EEG).

Answer 5

bildgebenden

elektroenzephalographische

Question 6

EEG

Elektrische Potenziale der Nervenzellen des Gehirns können von der Schädeloberfläche mittels Elektroden abgeleitet werden. Somit liegt die Basis der EEG Veränderungen in den … . Da das Potenzial eines einzelnen Neurons zu gering ist, um es abzuleiten, registriert ein EEG die Summe der zu einem Zeitpunkt auftretenden … … … (EPSP).

Answer 6

Membranpotentialen

exzitatorischen postsynaptischen Potenziale

Question 7

EEG

Die Potenzialschwankungen sind eine Folge von Dipoleigenschaften (Dipol = zwei zueinander entgegengesetzte Ladungen). Dipole sind Quellen für elektrische Felder. Der Grundrhythmus des EEG stammt aus tiefergelegenen Hirnregionen, wie dem … . Registriert werden aber die Potenziale der Synapsen der … . Die Amplitudenhöhe beträgt bis zu … μ in Korrelation mit der Anzahl der Zellen, die gleichzeitig … Potenziale ausbilden.

Answer 7

Thalamus

Pyramidenbahnzellen

100

postsynaptische

Question 8

Die … Auflösung ist beim EEG am Höchsten, hat aber die geringste … Auflösung.

Answer 8

zeitliche

räumliche

Question 9

Das 10-20-System der Platzierung von EEG Elektroden

Aufgrund der unterschiedlichen Größe und Ausprägung des menschlichen Schädels wurde ein Verfahren entwickelt, welches sich an bestimmten markanten Stellen des Schädels orientiert. Die Messstrecke reicht vom … (Mulde über der Nasenwurzel im Übergang zur Stirn) zum … (Mulde am knöchernen Schädel im Übergang zum Nacken). Der Gesamtwert der Strecke beträgt 100 %. Vom Nasion aus geht man … % in Richtung des Hinterhaupts, dann vier Schritte von je … %, dann noch mal …%. Dasselbe Verfahren gilt auf der Strecke von einem Ohr zum anderen.

Answer 9

Nasion / Inion

10 / 20 / 10

Question 10

Typen der EEG-Aktivität

Beschreibt man nun ein EEG, orientiert man sich an der … und der … der Spannungsschwankungen. Dabei unterscheidet man zwischen:
…aktivität und … Potenzialen.

Answer 10

Amplitude / Frequenz

Spontan / evozierten

Question 11

Spontanaktivität

Insgesamt existieren … Frequenzbänder, die sehr stark untereinander variieren, aber sehr stark korrelieren mit bestimmten Verhaltenszuständen (Bspw. Wachzustand oder Schlaf; pathologisch: Krampfanfall oder Koma). Vom Gehirn können Rhythmen generiert werden, die zwischen … Hz, also sehr langsam, und schneller als … Hz liegen.

Answer 11

4

0,05 / 500

Question 12

1. …-Wellen (δ-Wellen): Frequenz von unter 4 Hz mit einer großen Amplitude kommen in der Tiefschlafphase vor
2. …-Wellen (θ-Wellen): Frequenz von 4-7 Hz kommen im dösenden Zustand vor, beim Übergang zum Einschlafen oder in Phasen von hoher Konzentration.
3. …-Wellen (α-Wellen): Frequenz von 8-12 Hz kommen im Ruhe- bzw. Wachzustand vor (besonders bei geschlossenen Augen). Sie sind über dem okzipitalen Cortex am höchsten. Werden die Augen geöffnet folgt die sog. Alpha-Blockade. Hierbei werden unerwartet auftretende Reize verarbeitet.
4. …-Wellen (β-Wellen): Frequenz von 13-30 Hz kommen im Wachzustand vor, wenn die Person mental oder körperlich aktiv oder psychisch belastet ist.
5. …-Wellen (γ-Wellen): Frequenz von 30-90 Hz, somit sehr schnell, kommen bei hoher Aufmerksamkeit und anspruchsvoller kognitiver Arbeit vor.

Answer 12

1. Delta
2. Theta
3. Alpha
4. Beta
5. Gamma

Question 13

Wie entstehen Alpha-Rhythmen?
Generiert wird der Rhythmus von Schrittmacherzellen im … . Dies konnte im Tierexperiment nachgewiesen werden, in dem die Verbindung von … zum Kortex getrennt wurde. Nach der Durchtrennung konnten kortikal keine Alpha-Wellen mehr aufgezeigt werden, jedoch noch im … . Der … selbst unterliegt dem Einfluss der Formatio reticularis. Im visuellen Kortex unterliegt der Alpha-Rhythmus rein kortikalen oszillatorischen Netzwerken, getaktet durch Aktivität von … in Schicht … .

Answer 13

4x Thalamus

Pyramidenzellen

V

Question 14

Neuronale Oszillatoren
Wie funktioniert das rhythmische Auf und Ab der neuronalen Netze?

Dieses rhythmische Auf und Ab der Erregung beeinflusst die Verteilung von … zu sog. rhythmischen Gruppen. Und genau diese Gruppen sind es, die die Informationen im … darstellen. Für viele Prozesse im Gehirn ist diese Synchronität bzw. zeitliche Koordination sehr wichtig. Oszillationen verbessern den … .

Answer 14

APs

ZNS

Informationsaustausch

Question 15

Sehen und beeinflussen kann man die neuronale Oszillation mittels …-tagging, verdeutlicht hier am Beispiel der … Rivalität. Hält man zwei verschiedene Bilder vor beide Augen, die in unterschiedlichen Frequenzen (6,6 Hz für das rechte Auge, 7,5 Hz für das linke Auge) schwingen, so kann man nicht beide gleichzeitig sehen. Bei leicht unterschiedlichen Bildern kann das Gehirn die Informationen noch zu einem stimmigen Bild zusammenrechnen. Sind die Informationen aber widersprüchlich, können wir das Gesehene nur nacheinander wahrnehmen. Im EEG konnte nachgewiesen werden, dass beide dargebotenen Frequenzen höhere … besitzen als andere Frequenzen und es zeigte sich weiter, dass die … für den gerade bewusst wahrgenommenen Stimulus stärker ist als die des unbeachteten.

Answer 15

Frequency

binokularen

Amplituden / Amplitude

Question 16

Evozierte (oder auch …) Potentiale

Neben dem Spontan-EEG können EEG-Frequenzen auch mithilfe sog. evozierter Potenziale dargestellt werden. Das Prinzip basiert, ähnlich wie beim Spontan-EEG, auf Reizung eines peripheren Nervs und der anschl. Beobachtung des dadurch ausgelösten … Potenzials (vereinfachte Darstellung).

Answer 16

ereigniskorrelierte

elektrischen

Question 17

Im EEG betrachtet werden alle Potenziale, die vor, während und nach dem Ereignis (sensorisch, motorisch oder psychisch) messbar sind. Die Amplitude von …s ist viel … als bei einem Spontan-EEG, es wird als Rauschen dargestellt, welches aus dem normalen EEG herausgemittelt wird, sodass zuletzt die Frequenz gezeigt wird, die der … verursacht hat.

Answer 17

EKP

kleiner

Stimulus

Question 18

Weitere Beispiele für Komponenten von Ereignis korrelierter Potenziale:

…-Negativity (MMN)
Ausgelöst durch Stimulusabweichungen bei wiederholter auditorischer Stimulation. Die Abweichungen können sehr unterschiedlich sein (in der Tonhöhe oder der Tondauer. -> Mismatch). Negativity, da es im Bereich der zentralen EEG-Elektroden zu einer negativen Verschiebung der Potenziale auf die abweichenden Reize im Vergleich zu den Standard-Reizen (von etwa 120 bis 250ms) kommt. Es wird vermutet, dass die MMN ein Bestandteil des Mechanismus zur … Orientierung der Aufmerksamkeit auf Veränderungen der akustischen Umgebung ist, demnach weitestgehend unabhängig von der … ist.

Answer 18

Mismatch

unwillentlichen

Aufmerksamkeit

Question 19

Weitere Beispiele für Komponenten von Ereignis korrelierter Potenziale:

… Bereitschaftspotenzial (LRP)
Als Unterform des ereigniskorrelierten Potenzials (EKP) wird es gewonnen aus einer langsamen … des EKP. Ausgelöst durch bspw. Reize, die einige Millisekunden auftreten, bevor eine Handlung beginnt. Zuerst ist das Bereitschaftspotenzial symmetrisch verteilt, wird dann aber über der Gehirnhälfte (… zur ausführenden Hand) negativer als auf der Seite der ausführenden Hand (…).

Answer 19

Lateralisiertes

Negativierung

kontralateral

ipsilateral

Question 20

Magnetresonanztomographie (MRT) Prinzip
Zur Bilderzeugung werden die magnetischen Eigenschaften der Atomkerne mit … Nukleonenzahl (Wasserstoffprotonen im Körper) verwendet. Jeder Atomkern besitzt einen …, d. h. er hat einen eigenen Drehimpuls (dreht sich mit einer typischen Frequenz um die eigene Achse). Der Atomkern selbst besitzt eine … Ladung, sodass die bewegte Ladung ein … erzeugt. So hat jedes Atom sein eigenes Magnetfeld, welche sich gegenseitig kompensieren. Legt man nun von außen ein Magnetfeld an, werden die Atomkerne ausgelenkt bzw. in eine bestimmte Richtung ausgerichtet. Die magnetischen Impulse der Kerne werden von den Computern registriert und zu einem Bild gerechnet. Wird das Magnetfeld von außen abgeschaltet, kehren die Protonen wieder in ihre … zurück.

Answer 20

ungerader

Kernspin

positive

Dipolmoment

Ausgangsposition

Question 21

Funktionelle Magnetresonanz-Tomographie (fMRT)
Mit dieser Methode lässt sich der BOLD-Effekt messen, also die Zunahme des … Hämoglobins bei Durchblutungssteigerung. Wasserstoffatome verhalten sich mit … angereichert anders als im desoxygenierten Zustand. Diese Methode besitzt eine hohe … Auflösung (bis 1 mm3) bei Darstellungen von Aktivitäten im Neokortex. Für die Auswertung des fMRT vergleicht man die durch neuronale Aktivität geänderte … . Nach Darbietung eines Stimulus erreicht der Durchblutungsfluss nach … sec sein Maximum. Bis alle Daten vom Scanner erfasst worden sind, bekommt man alle 2,5 sec neue Daten vom jeweiligen Hirnareal.

Answer 21

oxygenierten

Sauerstoff

räumliche

Durchblutungsrate

5

Question 22

Funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS)
Dieses Verfahren wird angewendet, um ... Prozesse zu messen. Im Gegensatz zum MRT ist die fNIRS weniger anfällig für Bewegungsartefakte. fNIRS nutzt die Absorption des Lichts im ...bereich, welche sich für oxygeniertes und desoxygeniertes ... unterscheidet. Diese Fluktuationen dienen als Indikator für kortikale Aktivität im jeweiligen Hirnareal. Die Messtiefe liegt ca. ... cm von der Schädeloberfläche entfernt.

Answer 22

kortikale

Nahinfrarot

Hämoglobin

3