Neuro (Subject) / 2 (Lesson)

vorlesung 2 klausurrelevant

This lesson was created by flvflv.

Learn lesson

This lesson is not released for learning.

back  |  next 1 / 1

• hemodynamisch dynamic of blood flow
• indirekte Signale und direkte hirnsignale def Indirect signals are produced by brain metabolism and blood flow (glucose andoxygen for MRI/fMRI), and radioactive tracers (PET). Direct brain signals are usually electromagnetic. (EEG, MEG, single-cellelectrical recording, direct stimulation of neurons). Indirekte Signale werden durch den Hirnstoffwechsel und den Blutfluss (Glukose und Sauerstoff für MRT / fMRT) sowie durch radioaktive Tracer (PET) erzeugt. Direkte Gehirnsignale sind normalerweise elektromagnetisch. (EEG, MEG, einzellige elektrische Aufzeichnung, direkte Stimulation von Neuronen).
• Was bedeutet EEG? Bedeutet die nicht-invasive Aufzeichnung von Hirnströmen auf der Kopfoberfläche
• Wie funktioniert EEG Durch aktivitäten großer nervenzellverbände entstehen elektrische Hirnströme Beim EEG werden spannungsschwankungen dieser Gehirnströme gemessen. -ist ungefährlich, schmerzlos und beliebig wiederholbar EEG Haube- auf der kopfhaut werden Elektroden platziert.
• Was repräsentieren Hirnstromwellen im EEG? Jeden Kurve repräsentiert Spannungsverlauf(also über die Zeit) einer Elektrode
• 4 Diagnosemöglichkeiten durch EEG • Krampfpotentiale können erkannt werden (Epilepsie)• Herdbefunde, durch lokale Hirnerkrankungen wie Schlaganfall oder Tumor• Allgemeine Veränderungen im EEG können z.B. entzündliche oder stoffwechselbedingtenHirnerkrankungen hindeuten• Null-Linie weist Hirntod nach
• Wie können Hirnstromwellen der EEG ausgewertet werden? Nach Frequenz Amplitude Latenzen  Lokalisation
• Analyse Frequenbänder: verschiedene EEG wellen Alpha wellen: hochfrequent bsp Grundrhythmus des ruhenden Hirns mit geschlossenen Augen beta wellen: Konzentration bsp bei reizwahnehmung oder aktivität Thetawellen:langsam oder niederfrequent bsp bei schlaf und bei kinder Deltawellen: sehr langsam bsp tiefer schlaf
• EKP oder ERP In der Hirnforschung werden selten reine(klinische) EEGs abgeleitet• Stattdessen wird EEG verwendet umereigniskorrelierte Potentiale (EKP, engl.event-related potentials, ERPs) abzuleiten• Damit ist gemeint, dass die Hirnströme inBezug auf einen Ereignis (Töne, Bilder,Wörter, Erinnerungen, ...... ), das mehrfachdem Probanden präsentiert wird, gemessenwerden
• Was ist grand average und wie werden psychologische Vorgänge wiedergespiegelt? Anschließend werden die Hirnströme zu diesem Ereignis über alle Präsentationen(also zeitlich) und auch über alle Ableiteorte (also räumlich) gemittelt (= grand average) • Übrig bleiben dann gemittelte Kurven, die in der Regel unterschiedliche Reize oder Versuchsbedingungen repräsentieren (z.B. korrekte oder inkorrekte Antworten) • Entsprechende Unterschiede bei bestimmten Komponenten sind dann Ergebnisse, diepsychologische Vorgänge widerspiegeln
• Was ist amplitude Zeit und höhe
• p300 P 300 = Positive Welle 300ms nachReiz Eine positive Welle ungefähr 300 ms nachdem Reiz. Ausgelöst dadruch, dass einseltener Zielreiz appliziert wird• Beispiel: Bei auditorischer Reizung einabweichender Ton oder bei visueller Reizungein abweichendes Bild (Oddball-Paradigma)• gut nachweisbar• wird z.B. als Aufmerksamkeitsmaß verwendet
• MMN Mismatch Negativity (MMN) (oder N2a) ist einenegative EKP-Komponente, die ca. 150–250 msnach einer Stimuluspräsentation nur dann auftritt,wenn ein neuer Stimulus im Vergleich zu zuvorpräsentierten, gleichartigen Stimuli bzgl. Frequenz,Dauer, Ort oder Intensität abweicht• vor allem auditiv• im Unterschied zu Komponenten wie der P300 kanndie MMN nur bedingt durch die Person selbstbeeinflusst werden• also wohl prä-attentiv
• Was ist das MEG Magnetoencephalogramm• Bedeutet die nicht-invasiveAufzeichnung vonMagnetfeldern auf derKopfoberfläche• ungefährlich, schmerzlosund beliebig wiederholbar
• Was misst MEG? MEG zeichnet winzig kleine Unterschiede in den Magnetfeldern auf, die beim Denkenproduziert werden• Jeder elektrische Leiter produziert ein Magnetfeld• Auch Neurone, die Hirnströme produzieren• Denkprozesse beruhen auf Veränderungen in den Hirnstömen, die somit Veränderungender Magnetfelder verusachen• Das MEG versucht, diese sehr kleinen Veränderungen der Magnetfelder zu messen
• Wie misst MEG • Da die Magnetfelder extrem klein sind, müssen die Versuche in einer magnetischmöglichst geschützten Umgebung stattfinden• MEG-Kammer• hohe Anfälligkeit für elektrische Störungen (z.B. Straßenbahn, vorbeifahrende Betten)
• Wie misst das MEG part 2 Die Magnetfelder werden durch Detektorenerfasst, die im Kyro (im ‚Helm‘) angebrachtsind• Diese sind supraleitend (SQUIDs) undmüssen entsprechend durch Helium gekühltwerden (hoher Kostenfaktor)• Jeder Detektor zeigt dann (wie beim EEG)eine Linie der magnetischen Feldaktivität aneinem Ort der Ableitung am Kopf
• MEG Vorteile zu EEG EEG und MEG basieren auf (fast) denidentischen neuronale Prozessen• MEG zeigt aber bessere Qualität (= höhereSensitivität)• z.B. weil Magnetfelder nicht durch Kopfhaut,Schädel, Haare verfälscht werden(Magnetfelder durchdringen diese)• aber einige Aktivitäten können nichtgemessen werden (radiale Quellen)• Und: sehr viel teurer• Und: der schicke Konkurrent: fMRI
• MEG vor und nachteile • Misst Magnetfelder• Durch Mittelung der Signale zumStimulus können ereigniskorreliertePotentiale (EKP) analysiert werden.• Vorteile: zeitliche Auflösung• Nachteile: räumliche Auflösung, teuer,empfindlich
• Was ist und was macht PET = Positronen-Emisions- Tomograph • invasiv, nicht beliebig wiederholbar• großer Nachteil: Radioaktivität!• Abbildung vonStoffwechselvorgängen
• PET vs MRT Aufwand, Kosten-Nutzen-Relation bei PETmeist ungünstiger als MRT
• PET vorteile und nachteile Misst Verteilung einer radioaktiven Substanz im Gehirn • Vorteil: Auch biochemische Prozessekönnen untersucht werden• Nachteil: Radioaktivität, schlechtezeitliche Auflösung
• Was ist MRT und wie funktioniert MRT? basiert auf Kernspinresonanz• starke Magnetfelder und magnetische Wechselfelderim Radiofrequenzbereich regen Wasserstoffatomeresonant an• dadurch wird im Empfängerstromkreis ein elekt.Signal induziert• Bildkontraste entstehen durch unterschiedlicheRelaxationszeiten von Geweben• im Hirn: sauerstoffarmes vs. sauerstoffreiches Blut => Auflösung von Strukturen im Sub-Millimeterbereich möglich!
• Wie funktioniert MRT und wo ist Unterschied zu fMRT Wie MRT, aber hier funktional• Nicht mehr hochauflösend, aber funktionale Aussagen sind möglich FMRT macht Durchblutungsänderungen(Sauerstoffsättigung) im Hirn sichtbar• Diese werden auf neuronale Aktivitätzurückgeführt• Hintergrund (wie beim MRT):unterschiedliche magnetische Eigenschaftenvon oxygeniertem und desoxygeniertem Blut• Dieses Verhältnis wird auch BOLD-Kontrastgenannt (blood oxygen level dependent)• Zeit für die Entstehung einer BOLD: ca.15sec!
• BOLD BOLD = blood oxygen leveldependent  fMRI measures something calledthe blood-oxygen-level dependent (BOLD) effect. In sehr einfachen Worten, wenn synaptische Handlungen zwischen Neuronen stattfinden, benötigt der Prozess Energie und Blut liefert den Brennstoff. Wenn also ein bestimmter Bereich des Gehirns beschäftigt ist, konzentriert sich das BlutDort. Der BOLD-Effekt tritt mit der Zeit auf, wenn das Blut ein- und ausfließt.. Darstellung der neuronalen Aktivität im Gehirn.
• fMRT Wenn ein Hirnareal aktiviert wird, kommt es zu einer Steigerung des Stoffwechsels⇒ überproportionale Erhöhung des Blutflusses (=neurovaskuläre Kopplung)⇒ Konzentration von oxygenierten Blut steigt⇒ Veränderung des Relaxationsverhaltens des Wasserstoffkerns führt zu einer Signalveränderung im MRT • Um Rückschlüsse auf neuronale Aktivität ziehen zu können, wird das neuronale Areal zu zwei Zeitpunkten verglichen• Bsp.: Ruhephase vs. Aktivität• Aktivitäten können dann statistisch ausgewertet werden
• Vorteile und Nachteile fMRT Nachteil:• schlechte zeitliche Auflösung• PreisVorteile:• Gute räumliche Auflösung• Keine Radioaktivität• Preis
• Beschrieben Sie wie NIRS funktioniert • = Nahinfrarot Spektroskopie• nicht-invasiv• Mißt Unterschiede in der Sauerstoffsättigungim Blut (genau wie fMRT): Konzentrationsänderungenvon Hämoglobin in oberenSchichten des Gehirns• Nah-Infrarot Licht wird auf die Kopfhauteingestrahlt, passiert die Kopfhaut undSchädel, wird vom Hämoglobin im Blutabsorbiert und abhängig vomSauerstoffgehalt wieder reflektiert undgemessen
• Vorteile und Nachteile von NIRS Vorteile: Kosten• Nachteile: geringe Tiefe, geringe zeitliche und räumliche Auflösung
• Wie funktioniert TMS • TMS = transkranielle Magnetstimulation• Misst nichts, sondern appliziert starke Magnetfelder Diese Magnetfelder können temporär zur „Ausschaltung“ von Hirnarealen verwendetwerden: „virtuelle Läsionen“ – von hohem wiss. Interesse Auch klinisch von hohem Interesse– vor allem: Depression – Parkinson – Tinnitus – Schizophrenie • Allerdings noch im Forschungsstadium• Risiken:- Kopfschmerzen- epil. Anfall (als größtes Risiko)
• Vorteile und Nachteile TMS Vorteil: „virtuelle Läsionen“ - temporäreAusschaltung von Hirnbereichen• Nachteil: Positionierung oft problematisch
• Unterschied PET und fMRT Neuronale Aktivität erhöht denSauerstoffverbrauch im Gehirn• Folge: Mehr Blut wird in aktive Hirnarealegepumpt (zur Kompensation)• PET: misst regionalen Blutfluss im Hirn• fMRT: misst Sauerstoffkonzentration im Blut
• fmrt und mrt unterschied fMRT nutzt MRTBilder, um ein Experiment durchzuführen, das Rückschlüsse auf Funktionszuschreibungen zulässt Wie nutzt fMRT das MRT? Was genau ist der Unterschied?• Bei einem MRT-Protokoll wird langsam und sorgfältig das Gehirn gescannt• Bei einem fMRT-Protokoll werden schnell (z.B. alle 2 sec) Hunderte von Hirnbildernaufgenommen• Entsprechend sind fMRT-Bilder„verschwommen“ Wie kommt man nun von diese vielenunscharfen Bildern zu Funktionsabbildungen inhochauflösenden MRT-Bildern?• fMRT-Bilder werden zu verschiedenenBedingungen verglichen und Average gebildet• Schließlich werden Ergebnisse farblich markiert(Blobs) und über ein hochauflösendes MRT-Bildgelegt
• Subtraktionsmethode • Das Gehirn ist immer aktiv – Um auf funktionelleAktivierung zu schließen, müssen relativeUnterschiede betrachtet werden• Es müssen also Bedingungen verglichenwerden (Subtraktionsmethode)• „Aktiv“ ist eine Region dann, wenn Sie einehöhere Aktivierung als die Kontrollbedingung hat
• Nicht jede Aktivität macht Sinn Ob diese Aktivierung sinnvoll interpretierbarist, hängt vor allem von den experimentellenBedingung ab (und von der Qualität derKontrollbedingung!!!)

back  |  next 1 / 1