M3: Erfassungsmethoden der Biologischen Psychologie

1. Elektroenzephalogramm (EEG)
2. Magnetenzephalographie (MEG)
3. Positronenemissionstomographie (PET)
4. Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)
5. Transkranielle Magnetstimulation (TMS)

• zeichnet hirnelektrische Vorgänge auf
• Verfahren: Elektroden werden auf der Schädeloberfläche an Standardableitungen (=festgelegte Stellen) platziert, die Portentialschwankungen aufzeichnen; Elektroden erfassen Spannungsänderungen, die von 100.000 - 1.000.000 Neuronen verursacht werden

entstehen durch exzitatorische oder inhibitorische Prozesse an Neuronen des Kortex, laufen synchron und gleichartig ab:

aufgrund der Dipoleigenschaften der Neuronen ändern sich die um sie aufgebauten Felder

• wird ohne spezielle Reizung abgeleitet
• zeigt die dauernd bestehende Grundaktivität des Gehirns
• zeigt rhythmische Potentialänderungen mit Frequenzen zwischen 0,5 und 50Hz, die Amplituden der Potentiale liegen zw. 1 und 200µV

Bestimmte Frequenzbänder (Frequenzbereiche) treten häufiger miteinander auf und lassen sich verschiedenen Aktivierungszuständen zuordnen:

1. entspannter Wachzustand (bes. bei geschlossenen Augen): Alpha-Wellen dominieren mit Frequenzbereich 8-13Hz und Amplituden zw. 5-100µV                                         = synchronisiertes Wach-EEG
2. mentale und körperliche Aktivität: Entsteheung von Beta-Wellen mit Frequenzbereich 14-30Hz und Amplituden zw. 2-20µV
3. Repräsentation und Analyse von Wahrnehmungsobjekten: v.a. Gamma-Wellen (30-100Hz, 2-10µV)
4. Schlafstadien 3 und 4: Delta-Wellen (0,5-4Hz, 20-200µV)
5. Entspannungsphase vor dem Einschlafen + Konzentration: Theta-Wellen (5-7Hz, 5-100µV) 

Werden genutzt, um Aussagen über die kortikale Aktiviertheit von Personen zu machen und beinhaltet:

• Frequenzhistogramm: prozentuale Häufigkeit des Auftretens der verschiedenen Frequenzbänder
• Powerspektrum: Amplitude der EEG-Frequenzen, macht Aussagen über die Verteilung der Amplitudenhöhe

EEG-Ableitung zeigt keine Aktivität mehr → Hirntod

= Kriterium für den Tod eines Menschen

zeigt die Bewegungsplanung an:

Verschiebung zu negativen Werten, entsteht ca. 1 Sekunde vor motor. Aktivität über motor. Kortexarealen 

Langsame Potentialverschiebung zu negativen Werten; wird in der Zeit beobachtet, wenn ein Reiz einen zweiten Reiz angekündigt hat, auf den eine Reaktion erfolgen soll.

Diese Veränderung wird als Vorbereitung interpretiert: Depolarisation begünstigt die Auslösung von Aktionspotentialen.

• typische Potentialverläufe, die in Folge von äußeren Ereignissen oder Reizen auftreten
• werden abgeleitet, um die Funktionsfähigkeit sensorischer Systeme zu überprüfen

• Darstellungsmethode, in der die Aktivität des Gehirns in Bilder übersetzt wird
• zeigt die versch. Aktivierungsstufen des Kortex (z.B. bei einer Denkaufgabe)

• erfasst neuronale Aktivitäten des Gehirns durch Erfassung erlektromagnetischer Feldlinien (entstehen durch die AKtivität kortikaler Neuronen)
• Sensoren befinden sich im Abstand von 10-15mm zur Kopfhaut
• ermöglicht die Lokalisation aktiver Neuronengruppen mit einer Genauigkeit von 1-2mm  

→ präsziser als EEG, da Ausbreitung von Magnetfeldern nicht durch Gewebe beeinträchtigt wird

• erstes bildgebende Verfahren, mit dem sich Stoffwechselaktivität dargestellen ließ
• erlaubt räumliche Darstellung der Hirnaktivität hinsichtlich der Durchblutung und neurochem. Prozesse
• nach dem gleichen Färbungsprinzip wie bei Brain-Mapping
• beruht auf der Erfassung von Energieemissionen beim Zerfall von Positronen (Betaplusteilchen): dazu werden radioaktive Stoffe in den Körper gebracht → Strahlenbelastung für Untersuchungspersonen
• bestimmt die Dichte best. Rezeptorentypen in versch. Hirnarealen und bildet die Folgen von Erkrankungen auf die Fuktion des Gehirns ab (Demenz, Epilepsie)

funktioniert ähnlich wie PET, nur mit günstigeren Markierungssubstanzen 

• Verfahren, das ohne Strahlenbelastung, in frei wählbaren Schnittebenen und in hoher Auflösung Strukturen des Gehirns abbildet
• beruht auf der Erscheinung der kernmagnetischen Resonanz (nuclear magnetic resonance, NMR)
• es werden die Dichte und die Relaxationszeiten magnetisch aktivierter Wasserstoffkere (Protonen) im menschlichen Körper erfasst
• statisch → funktionelle HIrnveränderungen können nicht erfasst werden

• Ziel: Gehirn "bei der Arbeit" zu erfassen - komplex verteilte neuronale Netzwerke zu kartieren, wenn best. mentale Aktivitäten stattfinden
• Messung der Veränderung der Durchblutung (Hämodynamik) in lokal begrenzten Bereichen des Gehirns
• bei zunehmender Aktivität des Gehirns geht die Konzentration des Desoxyhömoglobins in den Gefäßen zurück = Konzentrationsabfall, der das ist, was beim fMRT gemessen wird
• mit dem fMRT kann man komplexere mentale Prozesse neuronalen Aktivierungen zuordnen (z.B. Arbeitsgedächtnis, Raumgedächtnis...)
• Vorteile gegenüber PET: keine schädliche Wirkung, Lokalisation im Bereich weniger mm (1-3) höher als mit PET (max. 4-6), zeitliche Auflösung ebenfalls höher
• Nachteile: Patienten mit Metallimplantaten oder Herzschrittmachern können damit NICHT untersucht werden

• liegt dem Prinzip zu Grunde, dass der Sauerstoff- und Glucosebedarf in aktivierten Hirnregionen steigt
• ist das Signal, welches im fMRT Bilder des Gehirn liefert
• ist abhängig vom Niveau der Blutsauerstoffkonzentration
• dadurch erhält man gute räumliche (im Bereich von wenigen mm) und zeitliche (2-5s) Auflösungen

Erlaubt die Differenzierung der Latenz zweier Aktivierungen im Bereich 100-200ms

Durchführung: wiederholte Darbietung eines Triggers (akustischer Reiz) + jeweils darauffolgende Messungen

→ genauer Anstieg des BOLD- Signals wird bestimmt

= kein psychisches Vorkommnis tritt ohne ein neuronales Vorkommnis auf und beide kommen gleichzeitig vor

→ für Handeln und Verhalten sind psychoneurale Paare relevant

Beeinflussung (1 ms dauernde, erregende oder hemmende Stimulation) der kortikalen Funktion durch ein von außen angelegtes Magnetfeld

→ damit kann die Lokalisation und Funktion auch kleinster Hirnareale beschrieben werden