Biologische Psychologie (Subject) / 7 ( 20) Methoden der biologischen Psychologie (Lesson)

7 ( 20) Methoden der biologischen Psychologie

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• Forschungsstrategien: In der Biopsychologie gibt es zwei Herangehensweisen/Forschungsstrategien. A: Das psychologische Substrat wird als unabhängige Variable manipuliert und das Verhalten als abhängige Variable gemessen. Bei dieser Herangehensweise wird der Zusammenhang zwischen Hirnstruktur und Verhalten untersucht. Läsionen und Stimulation des Nervengewebes sind Methoden der Biologischen Psychologie und der Neuropsychologie. B: Das Verhalten wird als unabhängige Variable manipuliert und Veränderungen des physiologischen Substrats werden als abhängige Variable gemessen. Bei dieser Herangehensweise werden die Zusammenhänge zwischen Hirnprozessen und Verhalten untersucht. Registrierung von hirnelektrischen oder magnetischen Prozessen bei Verhalten und Denkprozessen ist dominant in der Psychophysiologie.Die Erforschung kausaler Beziehungen zwischen Gehirn, Körper und Verhalten erfordert gleichzeitige Erfassung und Beeinflussung physiologischer Zustände und psychologischen Verhaltens. (S.461 Birbaumer und Schmidt) Aus den beiden oben genannten Strategien lassen sich die Korrelationsstrategie und Interaktive Strategie ableiten. (S.460/461 Birbaumer und Schmidt)
• Histologie: ist die Gewebelehre, die Gewebestrukturen im mikroskopischen Bereich erforscht. Methoden der Histologie sind z.B. Fixierung, Mikrotomie und Färbemethoden am lebenden Gewebe.
• Perfusion: Fixierung des Gewebes durch Ersetzen des Blutes mit einer anderen Flüssigkeit. (S.461 Birbaumer und Schmidt)
• Mikrotom: Gerät für Hirnschnitte nach der Perfusion. (S.461 Birbaumer und Schmidt)
• Nissl-Färbung: Färbemethode die zur Darstellung von Zellkörpern dient und somit die Zahl der Zellkörper in einem Gebiet dargestellt werden kann. (S.461 Birbaumer und Schmidt)
• Golgi-Färbung: Färbemethode die zur Darstellung der Zellmembranen verwendet wird und damit die gesamte Struktur eines einzelnen Neurons (Dendrit, Soma und Axon) dargestellt werden kann. (S.461 Birbaumer und Schmidt)
• Degenerationsmethode: Methode bei der jene Teile des Neuron markiert werden, die nach einer Läsion absterben. (S.463 Birbaumer und Schmidt)
• Meerrettichperoxidase: Enzym, das von den präsynaptischen Endigungen der Axone aufgenommen wird und über den retrograden axoplasmatischen Transport zum Soma weitertransportiert wird. D.h., die Axone der angefärbten Zellen projizieren zum Einspritzort der Meerrettischperoxidase. (S.463 Birbaumer und Schmidt)
• Immunhistochemische Färbungen: Methoden zur Darstellung von Axonen durch Antigen-Antikörper- Reaktionen. (S.463 Birbaumer und Schmidt)
• Aminosäurenautoradiographie: Methode bei der radioaktive Proteine (2-Deoxyglucose) in die extrazelluläre Umgebung gespritzt, dort von den Zellen aufgenommen und über das Axon zu den präsynaptischen Endigungen transportiert werden. Darstellung aktiver Hirnregionen durch Messung lokaler radioaktiver Strahlung. (S.463 Birbaumer und Schmidt)
• Stereotaxis: Mit Hilfe des stereotaktischen Apparats und des stereotaktischen Atlasses sind ortsgenaue punktförmige Eingriffe oder Registrierungen aus der Tiefe des Gehirns möglich. (S.464 Birbaumer und Schmidt)
• Läsionsmethode: Irreversible Läsionen erfolgen durch Hochfrequenzkoagulation oder chemische Läsionen mit Hilfe von z.B. Kainsäure. Reversible Läsionen erfolgen durch Kühlung oder Auftropfen von KCl. Die Interpretation der Ergebnisse bei einer Läsion erlauben meist nur indirekte Schlüsse über Struktur-Funktions-Beziehungen, da die Verhaltensstörungen nach einer Hirnläsion auch auf sekundäre Veränderungen des Gewebes, der Funktion und des Verhaltens zurückführbar sein kann. (S.465 Birbaumer und Schmidt)
• neuropsychologische Tests: dienen zur Erfassung der Folgen von Hirnläsionen, z.B. Luria-Nebraska- Neuropsychologische Testbatterie und Haldtead-Reitan-Batterie. (S.465 Birbaumer und Schmidt)
• transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS): Durch Gleichströme, die zwischen zwei Elektroden fließen, lässt sich der Kortex erregen oder hemmen. Diese Gleichstromreizung des menschlichen Gehirns führt in der Nähe der Anode zur Erregung, in der Nähe der Kathode zur Hemmung. (S.466 Birbaumer und Schmidt)
• transkranielle Magnetstimulation: bei der die unter der Magnetspule liegenden Zellen depolarisiert werden und es z.B. bei Reizung des motorischen Kortex zu Kontraktionen kommt. Durch Einzelimpulse oder hochfrequente Reizung unterbrechen die gerade ablaufenden Nerventätigkeiten, hochfrequente Stimulation erhöht und niederfrequente Stimulation erniedrigt die Erregbarkeit. (S.466 Birbaumer und Schmidt)
• repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS): n nach Reizung in einem Zeitraum von Sekunden bis Minuten im 15-20 Hz Bereich, kommt es zu einer anhaltenden Erhöhung der Erregbarkeit. Dadurch lassen sich Lern und Verarbeitungsprozesse positiv beeinflussen. (S.467 Birbaumer und Schmidt)
• Elektroenzephalogramm (EEG): erlaubt neben dem MEG (Magnetoenzephalogramm) eine präzise Zeitmessung mentaler Prozesse. Sie sind wichtige Methoden zur Erforschung der Zusammenhänge zwischen Gehirn und Verhalten. Ein EEG, das von der Schädeldecke abgeleitet wird, hat eine schlechtere örtliche Auflösung als bildgebende Verfahren wie PET und NMR. Von der Hirnoberfläche abgeleitet, ergibt sich eine bessere Orts- und Zeitauflösung neuroelektrischer Vorgänge. (S.468 Birbaumer und Schmidt) Das EEG entsteht v.a. aus EPSPs. Ein EEG erlaubt keine Aussage über strukturell-anatomische und metabolische Veränderungen während geistiger Tätigkeit. (S.472/492 Birbaumer und Schmidt)
• EEG-Rhythmen: Oszillation von 0-100 Hz, die im Allgemeinen mit zunehmender Wachheit schneller werden. (S.469 Birbaumer und Schmidt)
• Alpha- Rhythmus: (8-13 Hz) im entspannten Wachzustand, geringe visuelle Aufmerksamkeit, tritt v.a. okzipitoparietal auf. (S.469 Birbaumer und Schmidt)
• Beta-Rhythmus: (13-30 Hz) mentale und körperliche Aktivität, wie visuelle Konzentration und Aufmerksamkeit. (S.469 Birbaumer und Schmidt)
• Theta- und Delta-Rhythmus: (4-8 Hz) und (<4) treten hauptsächlich im Tiefschlaf auf. (S.469 Birbaumer und Schmidt)
• Gamma-Wellen: Frequenzen über 30Hz, stehen in Verbindung mit kortikalen Netzwerken synchron feuernder Zell-Assemblies. (S.469 Birbaumer und Schmidt)
• kortikaler Dipol: Der Dipol des Kortex entsteht durch die Schichtung des selbigen. In der Schicht I und II, die sich der Schädeldecke am nächsten befinden, befinden sich die apikalen Dendriten an denen EPSP entstehen. EPSP bedeutet, das Na+ in die Zelle strömt und die extrazelluläre Flüssigkeit negativer wird. (Abb. 20.10). Die Ströme im Zellinneren fließen zum Zellkörper und im extrazellulären Raum fließt der Strom Richtung Kopfoberfläche („angezogen durch die negative Ladung des extrazellulären Raums, der sich direkt an den apikalen Dendriten befindet“)
• Senke: ist der negative Pol des kortikalen Dipols der positive Ladungen anzieht und damit die Stelle des Stromeintritts ist. (S.472 Birbaumer und Schmidt)
• Quelle: ist der positive Pol des kortikalen Dipols und Ort an dem der Strom austritt. (S.472 Birbaumer und Schmidt)
• apikale Dendriten der Pyramidenzellen: Dendriten der Schicht I und II des Kortex an denen primär exzitatorische Fasern aus dem unspezifischen thalamischen Kernen und wo Kommissur- und lange Assoziationsfasern enden. Sie spielen, neben den unspezifischen Afferenzen, bei der Generierung der elektrischen Spannungsänderungen im Spontan-EEG und bei ereigniskorrelierten Hirnpotenzialen eine dominierende Rolle. (S.471 Birbaumer und Schmidt)
• Gyri Windungen der Hirnrinde. Aktivitätsmessung dieser erfolgt durch ein EEG. (S.473 Birbaumer und Schmidt)
• Magnetenzephalogramm (MEG): beruht auf denselben Mechanismen wie das EEG, nur werden hier nicht die elektrischen Spannungen gemessen, sondern die durch die elektrischen Ströme verursachten magnetischen Felder. Es erfasst radiale Dipole der Sulci. (S.473/474 Birbaumer und Schmidt)
• radiale Dipole: werden durch MEG registriert, der Dipol liegt horizontal zu den Sensoren. (S.473 Birbaumer und Schmidt)
• Sulci: Furchen der Hirnrinde. Aktivitätsmessung dieser erfolgt durch eine MEG. (S.473 Birbaumer und Schmidt)
• zeitliche Synchronisation: Um ein EEG oder MEG-Potenzial zu messen, müssen mehrerer Module gleichzeitig synaptisch aktiv sein. Nötig um eine Summation von vielen postsynaptischen Potenzialen zu ermöglichen. (S.474-476 Birbaumer und Schmidt)
• Thalamus: synchronisiert die kortikale Oszillation in den Frequenzbereichen bis ca. 30 Hz. (S.476 Birbaumer und Schmidt)
• Fourier-Analyse: dient der Bestimmung des Frequenzspektrums eines EEG oder MEG. (S.476 Birbaumer und Schmidt)
• ereigniskorrelierte Hirnpotenziale (EKP): sind alle elektrokortikalen Potenziale oder Magnetfelder, die vor, während und nach einem sensorischen, motorischen oder psychischen Ereignis im EEG oder MEG messbar sind. Sie haben sehr viel kleinere Amplituden als Spontan- EEGs und lassen sich mit bloßen Auge nicht lokalisieren. Mit Hilfe der Mittelungstechnik lassen sich EKPs durch zeitsynchrone Mittelung aus dem Hintergrund filtern. Sie zeigen eine Abfolge charakteristischer Komponenten, die unterschiedliche Phasen und Komponenten informationsverarbeitender Prozesse darstellt. (S.478- 480 Birbaumer und Schmidt)
• exogene Komponenten: treten bis zu 100ms nach Reiz auf und sind von physikalischen Reiz- und Reaktionsbedingungen abhängig. (S.480 Birbaumer und Schmidt)
• endogene Komponenten: treten ab 50 ms und zeigen Variationen in Abhängigkeit von psychischen Veränderungen. (S.480 Birbaumer und Schmidt)
• langsame Hirnpotenziale (LP): Treten in Vorbereitungs- und Planungssituationen auf. Sie können willentlich über Feedback gesteuert werden. (S.478-483 Birbaumer und Schmidt)
• Negativierung: ein LP mobilisiert die kortikalen Zellen an den apikalen Dendriten. (S.482 Birbaumer und Schmidt)
• Positivierung: ein LP reduziert die Erregbarkeit kortikaler Zellen an den apikalen Dendriten. (S.482 Birbaumer und Schmidt)
• Bildgebende Verfahren: umfassen Messungen regionaler Hirndurchblutung (rCBF), (PET), fMRT, optische Bildgebung und Nahinfrarotspektroskopie.
• Hirndurchblutung: wird durch Zunahme der Neuronenaktivität gesteigert, da durch eine vermehrte Aktivität auch der Stoffwechsel erhöht ist und mehr Metaboliten anfallen, die die lokalen Arteriolen erweitern. (S.485 Birbaumer und Schmidt)
• Positronenemissionstomographie (PET): : basiert auf dem raschen radioaktiven Zerfall von Positronen in Radioisotopen und erlaubt die Messung verschiedener Stoffwechselprodukte im lebenden Gehirn. (S.485 Birbaumer und Schmidt)
• Koinzidenzschaltung: simultanes Auftreffen von Gammastrahlung an zwei gegenüberliegenden Detektoren. (S.485 Birbaumer und Schmidt)
• Gammastrahlung: entsteht und wird aus dem Kopf gesendet wenn injizierte oder eingeatmete Positronen von Radioisotopen mit den Elektroden derselben Moleküle verschmelzen (Annihilation). (S.486 Birbaumer und Schmidt)
• Magnetresonanztomographie (MRT): nutzt die Eigenschaft der H2-Kerne in den Wasserstoffmolekülen. Unter normalen Bedingungen sind die Spins (Drehmomente) der H2-Kerne zufällig orientiert. Bei der MRT werden die Spins durch einen Magneten zuerst gleichgerichtet (Alignment) und dann durch einen Radiofrequenzimpuls aus der Ausrichtung gestoßen. Die Magnete führen die Spins wieder zurück, wodurch ein schwaches Signal abgegeben, durch einen Detektor registriert und durch den Computer zu einem Bild zusammengefasst wird. Kurz die MRT nutzt die Auslenkung und Relaxation von Protonen in starken Magnetfeldern. (S.486/487 Birbaumer und Schmidt)
• Resonanzbedingung: Abweichung von der bevorzugten Ausrichtung der Felder. Nach Anlegen eines magnetischen Feldes mit einem Radiofrequenzpuls derselben Frequenz, in der die Protonen rotieren, führt dies zur Auslenkung um die Feldachse. (S.486/487 Birbaumer und Schmidt)
• Relaxationszeiten: wichtigsten Maßzahlen der MR-Technologie. Zeitverlauf in denen die Protonen nach Abschalten des Magnetfeldes in ihre Ausgangslage zurückkehren. Relaxation ist die Rückkehr zum Ausgangszustand. Die Abklingzeiten T1 und T2 von ausgelenkten Protonen sind für verschiedene Gewebe unterschiedlich. Für graue Substanz und weiße Substanz ergeben sich dadurch unterschiedliche Kontraste. (S. 489 Birbaumer und Schmidt)
• T2 (Querrelaxation): Dephasing in xy-Ebene.
• T1 (Längsrelaxation): Dephasing in z-Ebene.
• funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Das fMRT macht sich die unterschiedliche magnetische Resonanz des Oxyhämoglobins (oxigeniertes Hämoglobin) und Desoxyhämoglobin (Hämoglobin, das seinen O2 abgegeben hat) zu nutze. Aktivierte Regionen erhalten mehr Blut, welches mehr O2 abgibt. Auf Grund der unterschiedlichen Magnetresonanzen lässt sich das Verhältnis von Oxyhämoglobin und Desoxyhämoglobin bemessen (BOLD-Effekt). Mit Hilfe der fMRT lassen sich Blutflussänderungen im Gehirn mit Millimetergenauigkeit messen. (S.489-490 Birbaumer und Schmidt)

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