Biologische Psychologie (Subject) / Methoden 7 - Elektroenzephalographie (Lesson)

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• Womit werden EEG Signale gemessen und was spiegeln sie wider? werden mit Elektroden an der Kopfoberfläche gemessen und spiegel die elektrische Aktivität des Gehirns wieder 
• ist die Methode invasiv oder nicht invasiv? sie ist nicht invasiv 
• warum ist EEG non invasiv? es werden elektrische Signale abgeleitet und nicht appliziert 
• Elektroenzephalogramm Darstellung des Spannungsverlaufs über die Zeit 
• wodurch ist ein EEG Signal charakterisiert? über die Amplitude in mikro Volt(millionstel Volt) und die Frequenz in Hertz 1/s 
• wie ist die zeitliche Auflösung? wie ist die räumliche Auflösung? sehr gute zeitliche Auflösung  mittlere räumliche Auflösung 
• wer gilt als Entwickler des EEG Hans Berger (1873-1941)  1902 erste Experimente an der Hirnrinde von Hunden und Katzen 1924 Entwicklung einer Methode zur Ableitung von Hirnströmen, zum ersten Mal bei einer 7 jährigen Patientin 
• wann war die erste klinische Anwendung von EEG 1930er => veränderte Aktivitäsmuster bei Epilespie und Tumor Patienten 
• 1989 erster digitaler Elektroenzephalograph 
• wodurch wird ein elektrisches Signal erzeugt? wenn man Ladung bewegt 
• was sind die bewegten Ladungen im Gehirn die ein elektrisches Signal erzeugen? positiv und negativ geladenen Ionenen (innerhalb und außerhalb von Neuronen) 
• Ionen innerhalb eines Neurons sind ___ als die Neurone ___ somit herrscht ein ___ Ruhemembranpotential negativer  außerhalb negatives 
• Aktionspotential Depolarisation: positive Natrium Ionen strömen in das Neuron  Repolarsiation: Wiederherstellung des Ruhemembranpotentials durch ausströmen von Kalium  --> das AP wandert verlustfrei weiter 
• Alles-oder-nichts-Regel AP hat immer die gleiche Form und Amplite, es wird ausgelöst wenn eine bestimmte Schwelle erreicht ist 
• Graduelle Potentiale Veränderungen des Ruhemembranpotentials die alleine nicht die Schwelle zur Auslösung eines APs erreichen 
• Exzitatorische und inhibitorische postsynaptische Potentiale - wovon hängen sie ab? vom Neurotransmitter an einer bestimmten Synapse
• IPSPs erschweren die Auslösung eines APs 
• EPSPs erleichtern die Auslösung eines APs
• wie werden IPSPs und EPSPs weiter geleitet passiv, die Stärke nimmt mit der Entfernung ab --> es wird das Membranpotential verändert an der Reizstelle und Umgebung 
• was entscheidet ob ein AP ausgelöst wird? das Summenpotential am Axonhügel 
• Verteilung der Ionen beim Ruhepotential Die Na+ Ionen verteilen sich gleichmäßig über die Membranfläche des Neurons 
• Aktivität einer exzitatorischen Synapse am apikalen Dendrit Pol? öffnet dort die Na+ Kanäle und daher wird dort die Na+ Konzentration verringert  es herrscht ein relativer negativer Pol 
• Was reflektiert das EEG-Signal? Nicht die aktiven APs sondern die passiven postsynaptischen Potentiale 
• Senke da wo das IPSP/ EPSP ankommt 
• Quelle der Bereich wo die Ionen die Zelle wieder verlassen/ der extrazelluläre Strom lang fließt 
• vor allem welche Ströme tragen zum EEG bei? die extrazellulären Ströme 
• EPSP kommt an oberflächennahe Stimulation: positive Ladungsträger fließen ins Zellinnere an der Senke - es entsteht ein negativer Pol an der Kopfoberfläche  - der Strom fließt zum Soma und dort verlassen die Na+ Ionen die Zelle wieder an der Quelle  - der Strom fließt extrazellulär zurück  zellkernnahe Stimulation: postive Ladungsträger fließen ins Zelleninnere an der Senke - es entsteht ein negativer Pol am Soma und positiv an der Kopfhaut  - der Strom fließt zum Axon und verlässt dort das Neuron an der Quelle - der Strom fließt extrazellulär zurück 
• IPSP und EPSP können beide sowohl zu skalpnegativer als auch zu skalppositiver Polarität führen 
• IPSP - es kommt zum Einstrom negativer Ladungsträger (Hyperpolarisation) Cl- Einstrom, K+ Ausstrom  bei oberflächennaher Stimulation kommt es zu skalppositiver Polarität  bei zellkernnaher Stimulation kommt es zu skalpnegativer Polarität 
• was lassen gemessene Potentiale nicht zu? eine Aussage über zelluläre Prozesse, also ob es ein IPSP oder EPSP war 
• Voraussetzungen für ein EEG-Signal gleichartige Aktivität vieler, parallel angeordneter Neurone Neurone müssen senkrecht zum Cortex angeordnet sein  kortikale Pyramidenzellen sind besonders gut geeignet 
• was kann bei EEG nicht erfasst werden? tieferliegende Hirnstrukturen Summenpotentiale/ entgegengesetzte Aktivität Neurone in den Sulci 
• Wie werden Elektroden angeordnet staandardisierte Elektrodenpositionen nach Jasper 10-20 System  man kann unendlich viele Elektroden wählen (19, 32, 64, 128, 256) 10-10, 10-5 System dabei wird vom Nasion zum Inion und von rechts nach links gemessen 
• Kodierung der Elektrodenpositionen F = Frontal  P = Parietal C = Central T = Temporal O = Okziptial  gerade Nummern = rechts, ungerade = links z ist in der Mitte  je größer die Zahl desto weiter außen die Elektrode 
• Das an einer Elektrode alleine gemessene Signal ist bedeutungslos 
• Was gibt es bei EEG-Signalen nicht? einen absoluten Nullpunkt 
• was wird zwischen 2 Elektroden gebildet? die elektrische Potential-Differenz 
• Möglichkeiten eine elektrische Potentialdifferenz zu bilden? 1) bipolar: Messwert an 2 aktiven Elektroden zueinander in Beziehung setzen  2) unipolar: Messwert an jeder Elektrode E vs. Messwert an Referenzelektrode R 
• wozu führt eine unipolare Potential-Differenz-Bildung Messwert an jeder Elektrode E vs. Messwert an Referenzelektroe R  => Differenzverstärkung => man legt also selbst einen Nullpunkt fest  (theoretisch soll R gegen unendlich gemessen werden, aber der Widerstand darf nicht zu groß sein, daher muss R am Körper sein)  => oft Nase, Ohren, Mastoiden (selten auch Cz/ Vertex) 
• was ist der Vorteil einer unipolaren Potential-Differenz Bildung? E+R werden im gleichen Maße durch Körperartefakte beeinflusst 
• je nachdem welche Signalanteile R aufnimmt, kann es zu einer Verstärkung oder Abschwächung interessierender Signale kommen 
• Was ist die Lösung für die Unterdrückung gleichartiger Signale die Ground-Elektrode G 
• Ground-Elektrode G Potentiale an E & R werden gegen G gemessen, dadurch wird die Differenz zweier Differenzpotentiale gemessen  (E-G) - (R-G)  => Gleichtaktunterdrückung: Gleichartiges Hintergrundrauschen wird unterdrückt 
• was ist nach der Messung noch möglich? average reference  nach der Messung (offline) wird der Mittelwert aller aktiven Elektroden als Referenz genommen  man rereferenziert dann nochmal  (man braucht dennoch R für während der Aufnahme) 
• wo liegen die Amplituden des EEG normalerweise zwischen 1 und 100 mikro Volt 
• Wo liegt der Verstärkungsfaktor? ca. 100.000
• wo liegen typischerweise die Frequenzen des EEG? wo liegen die Frequenzen die von Interesse sind? 1-200Hz 1-50Hz
• wie sollte die Abtastrate sein? welches Theorem? mindestens doppelt so groß, wie die größte zu erfassende Frequenz   Nyquist Shannon Theorem  mindestens 100Hz, üblich sind 500/ 1000Hz 
• ist die Abtastrate zu gering ist das rekonstruierte Signal von PC falsch und entspricht nicht der wirklichen Frequenz 
• Was befindet sich im VP Raum? Bildschirm Tastatur VP  Elektroden Head Box 

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