Methoden in der Physiologischen Psychologie - Physiologische Psychologie

Anterograde und Retrograde Tracer. 

- jeder  elektrische Strom erzeugt ein Magnetfeld um sich herum

- Hirnzellen arbeiten elektrisch und bilden also auch ein Magnetfeld, wenn sie aktiv sind, das durch MEG gemessen werden kann

-  Summenpotentiale: Signale sind nur dann messbar, wenn viele Zellen gleichzeitig aktiv sind, d.h. Signal ähnlich wie bei Skalp-EEG

- erlaubt ähnliche Analysen wie EEG: Frequenzanalysen, ERPs...

anhand chemischer Botenstoffe

Sie imitieren oder verstärken die natürliche Wirkung von Dopamin. 

- Patient wird radioaktive Substanz injiziert

- wenn radioaktive Moleküle zerfallen, emittieren sie subatomare Teilchen (Positronen), die vom Tomographen registriert werden

- ist sowohl Maß für Struktur als auch Aktivität bestimmter Hirngebiete

- großer Vorteil: erlaubt Bindungsstudien

- radioaktiv markierte Botenstoffe werden injiziert

- wenn dieser Botenstoff benötigt wird, bindet er an bestimmte Rezeptorstellen im Gehirn

- Positronen werden emittiert

- man kann rekonstruieren,  wieviel von welchem Botenstoff wo verwendet wird 

Sie blockieren oder reduzieren die natürliche Wirkung von Dopamin. 

Ursächlicher Zusammenhang zwischen neuronaler Aktivität und Verhalten. (Welchen Einfluss hat experimentelle Manipulation von Hirnaktivität auf Verhalten?)

- Läsionsstudien

- Hirnanatomie und Tracer

- Mikrodialyse

- Skalp-Elektrophysiologie (EEG)

- Intrakranielle Elektrophysiologie

- Bildgebungsstudien: fMRI, PET, CT, MEG, MRT

Zur Markierung neuronaler Verbindungen. 

- niedrigere räumliche Auflösung als fMRT

- schlechtere zeitliche Auflösung als fMRT

- radioaktive Belastung (minimal)

- sehr hohe Betriebskosten 

Tracing Studien

Nicht alles Dopamin wird zerstört, sondern nur in bestimmten, begrenzten Hirngebieten. 

Pros: 

- erlauben Aussagen über kausale Zusammenhänge

- einfacher zu interpretieren

Cons:

- häufig grobe Methoden

- häufig invasiv

Chemische Substanzen, die in ein Hirngebiet injiziert werden und de Ursprungsareale markiert. (Woher erhält Areal XY seinen Input?)

- basiert auf Röntgenstrahlung

- hat eine niedrige Auflösung

- ermöglicht keine funktionelle Analyse

- günstig und sinnvoll zur Krankheitsdiagnose

- kausale Interventionen

- korrelative Methoden

Pros:

- nützlich zur Hypothesengenerierung

- häufig einfacher Aufwand, aber viel Informationsgewinn

Cons:

- häufig wenig informativ: Lokalisationsstudien = moderne Phrenologie?

- schwierig zu interpretieren: Ist A die Ursache von B oder umgekehrt?

- Gibt es Zwischenvariablen?

- "Reverse Inference": Man kann häufig nicht von Hirnaktivität auf Verhalten schließen

- sind grob und unspezifisch

- Akuter Eingriff: Drastische Veränderung an sich kann schon Verhaltenseffekte verursachen.

- Läsionsstudien

- Psychopharmakologie

- Genetische Methoden: Knock-Out

- Transkranielle Magnetstimulation

- Intrakranielle (Selbst-)Stimulationen

- Die Läsionen sind nicht experimentell verursacht (Bsp: Patientenuntersuchungen mit bestimmten Hirnläsionen, Unfallopfern, Kriegsopfern, etc.)

-  Vorteil: Humanversuche möglich

- Ermöglichen Rückschlüsse auf die Funktion des beschädigten Hirnareals aus den Defiziten im Verhalten des Patienten. 

Es dient zur Untersuchung makromorphologischer Strukturen und Verdichtungen von Zellen in sogenannten Kernen (Nuclei). 

Das Tier wird normal geboren, doch das Knock-Out kann durch Virus experimentell ausgelöst und auch wieder ausgeschaltet werden. 

Die Informationsverarbeitung im Gehirn funktioniert nicht nur chemisch, sondern auch elektrisch und ist mittels EEG messbar. 

Dorsolateraler Präfrontalkortex

Chemische Substanzen, die in ein Hirngebiet injiziert werden und die Zielregionen markieren.

Gezieltes Ausschalten eines oder mehrerer Gene. 

durch chemische Prozesse

- bessere zeitliche Auflösung als fMRT (im Millisekundenbereich)

- realistischeres Aktivierungssignal (nicht BOLD, sondern direkte Aktivität)

Je nachdem, welche Stimulationsparameter man verwendet, können die Zellen entweder aktiviert oder gehemmt werden. D.h., man kann mit TMS sowohl bestimmte Hirngebiete stimulieren als auch virtuelle, reversible "Läsionen" setzen. 

- Wasserstoffatome im Körper werden durch starkes Magnetfeld ausgerichtet, kehren dann zurück in ihren Grundzustand und emitieren dabei ein Resonanzsignal.

- Der MR-Tomograp misst das Resonanzsignal der Wasserstoffatome, kann daraufhin 2D-Schnittserien des Gehirns erstellen und im Computer wird eine 3D Ansicht rekonstruiert. 

Registrierung neuronaler Aktivität. (Welchen Zusammenhang gibt es zwischen Verhalten und Hirnaktivität?)

CT, MRT, fMRT, PET, MEG

- gute räumliche Auflösung

- funktionelle Bildgebung möglich

- akzeptable zeitliche Auflösung (im Sekundenbereich)

Sie dienen als Hypothesen darüber welche Botenstoffe wo im Gehirn was machen, sind jedoch recht grob und vor allem unnatürlich.

Durch gezielte Manipulation von embryonalen Stammzellen, die dann in die Keimbahn einer Maus implantiert wird.

Neuronale Strukturen sind Teil eines neuronalen Netzwerkes. Ist die Integrität eines einzelnen Areals notwendig für das beobachtete Verhalten, oder die Funktionalität des gesamten Netzwerkes, von dem es ein Teil ist?

- permanente Läsionen 

- reversible Läsionen z.B. mit Tetrodotoxin

Sie spielen eine Rolle bei bestimmten mentalen Funktionen.

- aktive Hirngebiete brauchen Sauerstoff, d.h. die Sauerstoffzufuhr wird lokal erhöht, wenn ein Hirngebiet aktiv wird (sog. neurovaskuläre Koppelung)

- oxygeniertes und desoxygeniertes Blut hat unterschiedliche magnetische Eigenschaften, ergo wird beim fMRT der Sauerstoffgehalt des Blutes gemessen

- das Aktivitätsmaß bei fMRT ist nicht neuronale Aktivität, sondern Hirnmetabolismus

- BOLD = blood oxygen level dependet contrast

=> die Sauerstoffanreicherung des Blutes in einer Hirnregion dient als indirektes Maß für deren Aktivität