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Methoden (Subject) / Elektroenzephalographie (Lesson)
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- EEG - Was ist das? - nicht invasive MEthode - EEG-Signale werden mit Hilfe von Elektroden an der Kopfoberfläche gemessen und spiegeln elektrische Aktivität des Gehirns wider - Elektroenzephalogramm: Darstellung des Spannungsfeldes in der Zeit
- Neurone und das Ruhemembranpotential - um ein elektrisches Signal zu erzeugen, müssen Ladungen bewegt werden - das Neuron ist durch Zellmembran von der Umgebung getrennt; Substanzen können durch Ionenkanäle rein und raus - Ionen innerhalb sind negativer als Ionen außerhalb
- Aktionspotential - Alles oder nichts Regel: AP hat immer die gleiche Form und Amplitude - es wird erst ausgelöst, wenn eine bestimmte SChwelle (50) erreicht wird
- EPSP und IPSP - in Abhängigkeit von den Neurotransmittern an einer bestimmten Synapse kann ein IPSP oder ein EPSP ausgelsöt werdn - IPSP erschwereren, EPSP erleichtern die Auslösung eines AP - Am Axonhügel entscheidet sich, ob das Summenpotential zur Auslösung eines AP ausreicht oder nicht
- Effekt des EPSP auf Potentialverteilung - Ruhemembranpotential: Na+-Ionen verteilen sich gleichmäßig über die Membranoberfläche des Neurons - EPSP: die Aktivität einer exitatorischen Synapse am apikalen Dendriten öffnet dort die Na+-Kanäle, verringert Na+-Konzentration ->> (relativer) negativer Pol
- Neuron als Dipol - EEG reflektiert nicht die aktiven APs, sondern die passiven PSPs - EPSP kommt an, positive Ladungsträger (Na+) fließen ins Zellinnere, äußerer Bereich der Zelle wird negativer, Strom fließt innerhalb der Zelle zum Soma, dort verlassen die Na+-Ionen die Zelle wieder, Strom fließt extrazellulär zurück zur Senke --> Neuron wird zum Dipol - das entstehende elektrische Feld ist mit Elektroden an der Kopfoberfläche messbar
- EPSP und Polarität des EEG-Signals - EPSP führt zur Depolarisation - ein EPSP kann zu einem skalpnegativen oder skalppositiven Polarität führen - IPSP führt zur Hyperpolarisation - IPSP kann somit ebenfalls zu einer skalpnegativen oder skalppositven Polarität führen -->> gemessene Potentiale lasesn keine Aussagen über zelluläre Prozesse zu
- Voraussetzungen für messbares Signal - gleichartige Aktivität vieler, parallel angeordneter Neurone - seknrecht zur Schädeldecke und damit zur Elektrode (kortikale Pyramidenzellen sind besonders gut geeignet)
- Organisation der Elektroden - Standardisierte Elektrodenpositonen: 10-20 System nach Jasper - Ableitung an 19,32,64,128 oder 256 Elektroden - Kodierung der Elektrodenpositonen: Frontal, Temporal, Okzipital, Parietal oder Central, Gerade Nummern für rechtsseitige und ungerade für linksseitige Elektroden, je größer die Zahl, desto weiter außen ist die Elektrode
- Referenzelektrode - das an einer Elektrode gemessene Potential ist bedeutungslos - es gibt beim EEG-Signal keinen absoluten Nullpunkt - deshalb wird eine elektrische Potential-Differnez zweischen zwei Elektroden gemessen - Bipolar: Messwert an zwei Elektroden wird zueinander in Bezug gesetzt - Unipolar: Messwert an jeder Elektrode E s Messwert an Referenzelektrode R - Referenz wird am Körper gemessen - Ground Elektrode (Erdnung) Hilft bei der Unterdrückung gleichartier Potentiale E und R - Potentiale an E und R werden jeweils gegen G gemessen. Verstärkt wird somit die Differenz zweier Differnzpotentiale
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- Eigenschaften des EEG-Signasl - Amplitude des EEG-Signals liegt normalerweise zwischen 1 und 100 mV - Abtastrate sollte mindestens 100 Hz betragen, üblich sind 500 oder 1000 Hz - Abtastrate bestimmt, welche Frequenzanteile maximal erfasst werden können - sie müssen mindesstens doppelt so groß sein, wie die größte zu erfassende Sequenz (Nyquist-Shannon-Theorem) - werden bei geringer Abtastrate zu wenig Datenpunkte pro Zeiteinheit aufgenommen, weist das rekonstruierte Signal eine zu geringe Frequenz auf
- Artefakte - alle Signale die nicht auf Hirnaktivität zurückgehen - Man unterscheidet zwichen Technischen und elektronsichen Artefakten - Gegenmaßnahmen: Instruktion/Behandung der Probanden, Datenaufnahme (Miterfassung von Artefakten)
- Klinische Anwendung - als Teil der Polysomnographie im Schlaflabor zur Diagnose von SChlafstörungen - Diagnostik von Epilesie - Bestimmuung von Koma und Narksoetief und Hirntod