EEG Kognitive Funktionen - Schimke

Psychologie - EEG und kognitive Funktionen

EEG:

= mißt Aktivierung der Großhirnrinde; kann keine anatomischen Strukturen / Veränderungen messen (wie CT)

- nie Aktivität einer einzelnen Zelle meßbar (würde ganz anders aussehen !) - immer summierte Aktivität über mehrere NZ.

Trotz Vielfalt zellulärer Aktivität erhält man geordnete Muster - mindestens 10.000 NZ entladen sich gleichzeitig.

* Bestimmte anatomische Strukturen sind für geordnete rythmische Aktivität verantwortlich. (Alpharythmus: Thalamus.)

* Unterschiede a) EEG und b) Hirndurchblutungsmessung:

a) hat höhere Zeitauflösung als b) , aber im Grunde gleich (mißt durchschnittliches Bild bei längeren Tätigkeiten.)

* Unterschiede a)EEG - Mapping und b) visuelle Analyse:

a) schematische Abbildung der Aktivitäten in versch. Farben.
b) Wellen (einzelne Elektroden) werden abgebildet.

- im klin. Bereich a) Vorteile: Übersichtlichkeit.

4 Typen:

* Alphawellen: 6 - 12 Hz dominiert im entspannten Wachzustand oder bei geschlossenen Augen.

* Betawellen: 13 - ca. 20/30/40 Hz bei Tätigkeiten, die vom Gehirn gesteuert werden.(dann: Alphablockierung !)

* Thetawellen: 4 - 7 Hz im tiefen Entspannungszustand und beim Einschlafen.

* Deltawellen: 0,4 - 4 Hz in Tiefschlafphasen.

Schlaf - EEG:

* A - Stadium: (Entspannung) Alphawellen mit niedrigen Amplituden, wenige langsame Thetawellen.
* B - Stadium: (Einschlafphase) niederfrequenter Thetarythmus, mit Vertexzacken. (hohe Ausschläge im Oberkopfbereich)
* C - Stadium: (leichter Schlaf) langsame Thetawellen, hohe Amplituden, Schlafspindeln, hochfrequente Betawellen.
* D - Stadium: (mitteltiefer Schlaf) 50% Deltawellen, hohe Ampltude.

* REM - Schlaf: (paradoxer Schlaf -wirkt wie Aufwachphase, ist aber tiefster Schlaf) unterer Alpha-, oberer Thetafrequenzbereich.

pathologisches EEG:

zB. Spike - Wave - Kombinationen bei Epilapsiepatienten.

niederfrequente Theta- und Deltawellen bei Meningitispatienten.

* klinischer Einsetzungsbereich: Gehirnneurologischer Bereich, Gewebsschädigungen mit Funktionsstörungen bei Epilepsie.

* im psychiatrischen Bereich: Begleitmessung für Hinweise für psychiatrische Erkrankungen.

* nicht klinischer Einsetzungsbereich: zB. Gedächtnistests (bei gutem Gedächtnis auffallend höhere Alphafrequenzen) -Zusammenhang testpsychologische und physiologische Untersuchungen.

Messgeräte:

Silberelektroden (einzeln oder in Haube integriert), leitende Paste.

10;20 Methode: höchstens 30 Elektroden (mehr als genug !)

vom CZ ausgehend ungerade Elektroden links, gerade rechts.

(vom Inion und Nasion aus gemessen.)

zu einem Elektrodenpkt: Bezugspkt (meist Ohrläppchen oder Nase.)

* Über Verstärker werden Signale erfassbar.

* Filterbank: zur größtmöglichen Ausschaltung von Störfrequenzen.

( Ableitung über 4 Frequenzbänder von 0,4 bis ca. 40 Hz)

* Analog - Digitalwandler: speichert Input in Form von Zahlen.

Abtastfrequenz: je mehr Punkte, desto genauer. (Verfälschung !)

normalerweise:128 Hz Abtastfrequenz (reicht bis 64 Hz.

Ausnahme: evozierte Potentiale - bis zu 10.000 Hz.

Störquellen (Artefakte):

biologische: Augenbewegungen (zur Klärung: Okulogramm), EKG - Einstreuung, Schwitzen, Puls, Muskelpotentiale.

technische: defekte Ableiteschnur, schlechter Elektrodenkontakt, Wechselstromüberlagerung.

- Powerspektrum: (Frequenzleistungsspektrum) zB. Maximum der Alphawellen bei Ruheabbildung.
- Quadrierte Amplitudenwerte: ausgehend von der 0 - Linie werden die positiven und negativen Amplituden quadriert und gemessen.
- Peakfrequenz: mißt den absoluten Gipfel (das Maximum)
- ERD: (Ereignisbezogene Desynchronisation)= %- uelle Ab-, oder Zunahme der Alphawellen im Vergleich zu einem Referenzintervall.

Ergebnisse in 2 Wertegruppen gegliedert: 8 - 10 Hz und 10 - 12 Hz. Berechnung:

Alphapower (Referenzintervall) - Ap.(Testintervall) X 100 = ERD

Ap.(Referenzintervall)

Experimentelles Design: mindestens 25 - 30 trials um genügend artefaktfreie trials zu bekommen. (trial= Versuchsdurchgang)

P 300: hat etwas mit Speicherung von Information zu tun. -variiert mit Veränderung der

Aufgabenschwierigkeit (schwerer: höhere Amplitude, größere Latenz (=Verarbeitungszeit) )

Publikationen:

ERD und die Wahl des Frequenzbandes zur Quantifizierung corticaler Prä- und Poststimulus Aktivierung:

1. fixierter Frequenzbereich 8 - 12 Hz
2. individueller ------''----- je nach Alphafrequenz der Vp.

Aufgabe: Targets indentifizieren, die in einer früheren Sitzung dargeboten worden waren.

* prä- und poststimulusintervall = 375 ms vor und nach einer Präsentation eines Wortes.

* 29 Elektroden, 10 Vpn. (Rechtshänder), in 2 Frequenzbänder getr

Ergebnisse: Anstieg im Poststimulusintervall.

- bei Vergleich der beiden Methoden: 2. = besser beim Differenzieren zwischen Prä- und Poststimulusintervall. (bringt Effekte der corticalen Prä- und Poststimulus Aktivität deutlicher zum Ausdruck.)
- Faktoren wie Aufmerksamkeit und Erwartung werden durch höhere Werte der ERD im unteren Frequenzbereich reflektiert.
- im oberen Frequenzbereich = eine Zunahme der ERD durch stimulusbezogene kognitive Aktivität als direkte Reaktion auf einen Reiz.

Alphafrequenz, Gedächtnisleistung und kognitive Leistung.

Aufgabe: modifizierte Version von Schneider und Shiffrin - Test.

"individual alpha frequency" = IAF

- steht sie in Relation zu Gedächtnisleistung und Aufmerksamkeit ?

Ergebnis: * Gedächtnisleistung hat den stärksten Einfluß auf IAF.

Vergleich: Vpn. mit guter / mit schlechter Gedächtnisleistung.

( gute = um 1,25 Hz. höher als schlechte.)

* Aufmerksamkeitsbelange reduzieren die IAFgering (kleinerer Effekt) lokalisierung: Parietallappen.

- Eine Abnahme der IAF ist immer mit einer Verschlechterung der gedächtnisleistung verbunden.

ERD und die hemisphärischen Unterschiede für Wörter und Nummern.

ERD = Index für corticale Aktiviät.

Wie beeinflußen Aufmerksamkeit und Erwartung die hemisphärischen Unterschiede für Worte und Nummern ?

- 12 recgtshändige Männer
- semantische (Kategorisierung) und numerische (gerade / ungerade) Tests.
- unter 2 Bedingungen: hohe Erwartung: blockweise Darbietung niedrige Erwartung: randomisierte Darbietung
- 2 Frequenzbänder (6 - 10 Hz und 9 - 13 Hz) Ergebnisse: besonders auffallend: der Einfluß der erwartung ( hohe Erwartung: im 6- 10 Hz Bereich: linkshemisphärische Bevorzugung)
- niedriges Alphaband: sensitiver im Bezug auf Aufmerksamkeit und Erwartung.

Alphafrequenz und Gedächtnisleistung:

gestüzt von einer neuen Gedächtnistheorie ("connective model") testete man die Hypothese, ob die Alphafrequenz im Zusammenhang mit der gedächtnisleistung steht.

Exp.1: a) Alzheimer Patienten b) normale Vpn.

mit Wechsler - memory - scale getestet.

=> Alphafrequenz steht im Zusammenhang mit der Gedächtnisleistung !

Exp.2: zeigte, daß, verglichen mit einer Ruheperiode, die Alphafrequenz ansteigt, wenn die Vp. die Info mit dem Gedächtnis vergleicht.

=> Die Alphafrequenz scheint die Geschwindigkeit, mit der Info aus dem gedächtnis "geholt" werden kann, zu determinieren.

ERD und die Wahl des Frequenzbandes zur Quantifizierung corticaler Prä- und Poststimulus Aktivierung:

1. fixierter Frequenzbereich 8 - 12 Hz
2. individueller ------''----- je nach Alphafrequenz der Vp.

Aufgabe: Targets indentifizieren, die in einer früheren Sitzung dargeboten worden waren.

* prä- und poststimulusintervall = 375 ms vor und nach einer Präsentation eines Wortes.

* 29 Elektroden, 10 Vpn. (Rechtshänder), in 2 Frequenzbänder getr

Ergebnisse: Anstieg im Poststimulusintervall.

- bei Vergleich der beiden Methoden: 2. = besser beim Differenzieren zwischen Prä- und Poststimulusintervall. (bringt Effekte der corticalen Prä- und Poststimulus Aktivität deutlicher zum Ausdruck.)
- Faktoren wie Aufmerksamkeit und Erwartung werden durch höhere Werte der ERD im unteren Frequenzbereich reflektiert.
- im oberen Frequenzbereich = eine Zunahme der ERD durch stimulusbezogene kognitive Aktivität als direkte Reaktion auf einen Reiz.

Alphafrequenz, Gedächtnisleistung und kognitive Leistung.

Aufgabe: modifizierte Version von Schneider und Shiffrin - Test.

"individual alpha frequency" = IAF

- steht sie in Relation zu Gedächtnisleistung und Aufmerksamkeit ?

Ergebnis: * Gedächtnisleistung hat den stärksten Einfluß auf IAF.

Vergleich: Vpn. mit guter / mit schlechter Gedächtnisleistung.

( gute = um 1,25 Hz. höher als schlechte.)

* Aufmerksamkeitsbelange reduzieren die IAFgering (kleinerer Effekt) lokalisierung: Parietallappen.

- Eine Abnahme der IAF ist immer mit einer Verschlechterung der gedächtnisleistung verbunden.

ERD und die hemisphärischen Unterschiede für Wörter und Nummern.

ERD = Index für corticale Aktiviät.

Wie beeinflußen Aufmerksamkeit und Erwartung die hemisphärischen Unterschiede für Worte und Nummern ?

- 12 recgtshändige Männer
- semantische (Kategorisierung) und numerische (gerade / ungerade) Tests.
- unter 2 Bedingungen: hohe Erwartung: blockweise Darbietung niedrige Erwartung: randomisierte Darbietung
- 2 Frequenzbänder (6 - 10 Hz und 9 - 13 Hz) Ergebnisse: besonders auffallend: der Einfluß der erwartung ( hohe Erwartung: im 6- 10 Hz Bereich: linkshemisphärische Bevorzugung)
- niedriges Alphaband: sensitiver im Bezug auf Aufmerksamkeit und Erwartung.

Alphafrequenz und Gedächtnisleistung:

gestüzt von einer neuen Gedächtnistheorie ("connective model") testete man die Hypothese, ob die

Alphafrequenz im Zusammenhang mit der gedächtnisleistung steht.

Exp.1: a) Alzheimer Patienten b) normale Vpn.

mit Wechsler - memory - scale getestet.

=> Alphafrequenz steht im Zusammenhang mit der Gedächtnisleistung !

Exp.2: zeigte, daß, verglichen mit einer Ruheperiode, die Alphafrequenz ansteigt, wenn die Vp. die Info mit dem Gedächtnis vergleicht.

=> Die Alphafrequenz scheint die Geschwindigkeit, mit der Info aus dem gedächtnis "geholt" werden kann, zu determinieren.