Die Methodik des EEG - Definition, Verfahren und Anwendungsgebiete

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Neurophysiologische Grundlagen
2.1. Elektrogenese des EEGs
2.2. Lokalisation von Hirnpotentialen
2.3. Ereigniskorrelierte Potentiale

3. Untersuchung zur Aufmerksamkeit
3.1. Fragestellungen
3.2. Empirischer Teil
3.2.1. Stichprobe
3.2.2. Versuchsplan
3.2.3. Therapiematerialien und Verlauf der Trainingssitzungen
3.3. Ergebnisse

4. Diskussion

5. Literatur

Anhang

1. Einleitung

Das EEG ist eine der wichtigsten nicht invasiven Methoden zur Erfassung der Aktivität kortikaler Nervenzellen, allgemein der elektrischen Spannungsschwankungen der Großhirnrinde, womit der Zugang zur Erforschung der Zusammenhänge zwischen Gehirn und Verhalten des Menschen ermöglicht wird.

Die Elektroencephalographie eignet sich zur Bestimmung pathologischer Störungen, wie Epilepsie, Tumore und zur Anzeige verschiedener Leistungs- und Bewusstseinszustände, beispielsweise das Aufmerksamkeitsdefizitsyndrom, die ihre Relevanz in der Psychologie haben (Michael Trimmel, 1990).

Diese Arbeit soll die Methodik des EEG anhand einer Studie zur Aufmerksamkeit durch Neurofeedback, welches noch erläutert wird, näher bringen. Im Folgenden werden die neurophysiologischen Grundlagen aufgezeigt, die für ein Verständnis der EEG-Methodik notwendig sind. In Kapitel 2.3. wird die Elektrogenese ereigniskorrelierter Potentiale beschrieben und in Kapitel 3 wird eine Studie von Thomas Fuchs über Aufmerksamkeits- und Hyperaktivitätsstörungen im Kindesalter und deren Behandlungsprogramm, das EEG-Biofeedback, beschrieben (1999). Das 4. Kapitel beinhaltet die Diskussion mit den Vor- und Nachteilen des EEG.

2. Neurophysiologische Grundlagen

EEG-Wellen stellen summierte oder weitestgehend synchron auftretende postsynaptische Potentiale der kortikalen Nervenzellen dar und werden von der Hirnrinde oder der Kopfhaut abgeleitet. Eine genaue Lokalisation von Potentialquellen ist aufgrund der Distanz vom Ableitort zu Nervenzellverbänden im Kortex oder in tieferen Strukturen des Gehirns nicht möglich (M. Trimmel, 1990). Die EEG-Methode ist zwar präzise in ihrer zeitlichen Struktur, kann aber den anatomischen Ursprung einer bestimmten Potentialschwankung außerhalb des Kortex nicht bestimmen. Theoretisch kann man jedoch mit Hilfe mathematisch-statistischer Analysen diese Orte erzielen, sie sind aber dennoch nicht ausreichend, so dass sie durch bildgebende Verfahren, wie die Positronenemissionstomographie (PET), ergänzt werden müssen (Birbaumer & Schmidt, 1999).

2.1. Elektrogenese des EEGs

Nach Guttmann (1972, 1982b) werden Spontanaktivität und Synchronakitivität unterschieden, wobei der Begriff der Synchronaktivität heutzutage nicht mehr gebräuchlich ist und stattdessen sie als ereigniskorrelierte bzw. evozierte Potentiale bezeichnet werden. Die Spontanaktivität beinhaltet die wellenartige EEG-Aktivität, die in Gamma-, Beta-, Alpha-, Theta- und Delta-Wellen unterteilt wird. Ebenso zugehörig ist die „… langsam oszillierende Aktivität der Infraslow Potenitial Oscillations (ISPOs; z.B. Alajadova, 1964) und Änderungen des Gleichspannungspotentials (O`Leary & Goldring, 1964), sofern deren Auftreten `spontan` erfolgt oder zumindest keinem Reiz zugeordnet werden kann …“ (M. Trimmel, 1990). Oberflächennegative Welle treten bei Spontanaktivitäten mit der Depolarisation fast aller Neurone im Bereich der Ableitposition auf.

Elektrische Potentialänderungen, die unmittelbar nach einer Reizgebung bzw. einem inneren Geschehen durch kognitive Aktivität registriert werden, sind ereigniskorrelierte bzw. evozierte Potentiale. Nach Caspers, Speckmann und Lehmenkühler (1984) „… werden alle Potentialänderungen von 0 bis 0,5 Hz als `Dc potentials` bezeichnet…“ (M. Trimmel, 1990).

Bestimmte EEG-Rhythmen sind für differentielle Bewusstseinszustände charakteristisch, wobei die Form der Hirnpotentiale interindividuell variiert. Frequenzen über 30 Hz werden als Gamma-Wellen bezeichnet bzw. als 40 Hz-Oszillationen. Diese Wellen weisen sehr kleine Amplituden von 1-10 µV auf und sind lokal spezifiziert und werden mit Verbindungen von Zell-Assemblies zu synchron feuernden Nervenverbänden in Verbindung gebracht. Beta-Wellen haben eine Frequenz von 13-30 Hz und treten bei hoher Aufmerksamkeit auf. Der sinusförmige Alpha-Rhythmus hat eine Frequenz von 8-13 Hz und ist gut für das bloße Auge erkennbar. Er tritt bei geringer visueller Aufmerksamkeit auf und wird bei Aufmerksamkeit sofort blockiert und geht meistens in einen höherfrequenten Beta-Rhythmus über, was als Alpha-Block bezeichnet wird. Theta-Wellen weisen eine Frequenz von 5-7 Hz auf und sind bei leichtem Schlafzustand oder unter pathologischen Bedingungen messbar. Delta-Wellen haben eine Frequenz von 1-4 Hz und werden in der Tiefschlafphase aufgezeichnet.

In den EEG-Aktivitäten ist stets ein geordnetes Muster ermittelbar, das der „… Geordnetheit des zytoarchitektonischen Aufbaus des Neokortex…“ (Birbaumer & Schmidt, 1999) unterliegt, denn es existiert eine Grundstruktur: In den Schichten I und II liegen die Dendriten der Pyramidenzellen stets oben, in den Schichten III, IV und V liegen die Zellkörper unten. Im EEG spielen Gliazellen eine wichtige Rolle in Bezug auf die Entstehung kortikaler DC-Potentiale und Delta-Potentiale. Denn sie unterscheiden sich von anderen Zellen dadurch, dass sie keine Aktionspotentiale und keine postsynaptischen Potentiale generieren und außerdem wird deren Membranpotential von der extrazellulären Kaliumkonzentration beeinflusst, was bei den anderen Zellen nicht gegeben ist. Jedenfalls bewirkt diese Struktur der kortikalen Zellen, dass weiter entfernt registrierbare Feldpotentiale entstehen, die bis zum Kortex weitergeleitet werden können. Bei der Generierung elektrischer Spannungsänderungen im Spontan-EEG und bei den ereigniskorrelierten Potentialen (EKP) spielen apikale Dendriten in den Schichten I und II , an denen exzitatorische Fasern aus den unspezifischen thalamischen Kernen enden, eine wesentliche Rolle. Kurz gefasst kann man sagen, dass oberflächennegative langsame Hirnpotentiale durch Polarisation des Kortex entstehen. Thalamische Afferenzen aktivieren derweil die apikalen Dendriten von Pyramidenneuronen und extrazelluläre Ströme erzeugen an der Kopfhaut messbare Potentiale. Damit ein messbares EEG an der Schädeloberfläche entsteht, müssen mehrere Module, wovon ein Modul ca. 10 000 Pyramidenzellen enthält, gleichzeitig aktiviert werden, damit diese die EEG-Potentiale am Schädel auffangen können. Daraus ist zu schließen, dass eine zeitliche Synchronisation der afferenten Impulse maßgebend ist für EEG-Rhythmen. Der EEG-Aktivität liegen sowohl inhibitorische als auch exitatorische postsynaptische Potentiale zugrunde. Für die schrittmachende Funktion für die rhythmische kortikale Aktivität kommen die spezifischen thalamischen Projektionskerne in Frage. Es kann nicht auf einen Zusammenhang von EEG-Wellenaktivität und Spikeaktivität geschlossen werden, auch wenn dieser in einzelnen Zellen beobachtet werden kann.

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