Physiologische Psychologie (Subject) / Methoden der Psychologie (Lesson)

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• Forschungsstrategien: Strategie a) Strategie b) -> wie werden die verschiedenen Forschungsstrategien z.B. umgesetzt, mit welchen Methoden? Strategie a): -Manipulation des physiologischen Substrates (UV) und dann Messung des Verhaltens (AV) -> Veränderung des physiol. Sub. durch transkranielle Gleichstromstimulation/-Magentstromstiumulation ->oder durch gezielte Läsionen Strategie b): -Manipulation des Verhaltens (UV) und dann Messung der Veränderung des physiologischen Substrates
• Läsionen / Bewertung von Läsionsmethoden -was kann man aus der Läsion schlussfolgern? -optimaler Fall: die lädierte Struktur ist zur Steuerung des Verhaltens notwenidg -die Störung des beobachteten Verhaltens ist bloß ein Nebeneffekt der Elimination eine sanderen Verhaltens (wenn Tier nach Läsion) Weg zum Futter nicht mehr findet, kann es daran liegen, dass Läsion zur Erblindung geführt hat) -der Effekt der Läsion ist nur vorübergehend und kann durch Lernen (reorganisatiorische Prozesse) wieder Kompensiert werden/Rückgängig gemacht werden -die Zerstörung der Struktur ist für das Verhalten nicht zuständig, sendet aber Fasern mit wictigen Teilfunktionen in den enfernt liegenden eigentlichen Kern. Dadruch werden dessen Funktionen gestört und man schließt aber fälschlicherweise, dass der zerstörte Kern allein für das Verhalten verantwortlich ist ->eine Region führt zur Disinhibition einer anderen Region, die orher von der zerstörten Struktur gehemmt wurde -sekundäre Folgen: Die Effekte der lsäion sind nur sekundäre Folgen, die mit Operation und Heilung verbudnen sind (z.B. Schock, Entwicklung von Strategien)
• transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) -Prinzip -Funktionsweise Prinzip: - Erregung des Kortex, durch Anlegen von Elektroden (Anode (positiv), Kathode(negativ)), um schwache Gleichströme im Kortex zu erzeugen, die die Erregbarkeit des Gewebes erhöhen bzw Herabsetzen Funktionsweise: Die Elektroden ziehen Ionen an (zb Anode (positiv): Anionen (negativ); Anionen gehen zur Anode, jetzt sind mehr Anionen an der Zellmembran und der unterschied zwischen innen und Außen (Spannung) ist nicht mehr so hoch -> Depolarisation
• transkranielle Magnetstimulation (TMS) - Magnetischer Impuls wird an Kopf gehalten und führt zu einer Depolarisation (Seitlich wenige Millimeter; Tiefe ca. 3cm); Ein kurzer Impuls unterbricht die gerade ablaufenden Nerventätigkeit (Mithilfe dieser Unterbrechung kann man Rehabilative Maßnahmen überprüfen zb reorganisatorische Prozesse untersuchen (man Reizt dann systematisch und guckt was sich verändert, bzw was nach der Läsion („neuerdings“) wichtig ist für das Verhalten -Ein Reizstrom innerhalb einer Spule erzeugt einen magnetischen Impuls von wenigen mm mit einer Intensität von 1-2 Tesla. -Dieser Impuls löst im neuronalen Gewebe einen elektrischen Impuls aus. Innerhalb weniger mm und einer Tiefe von bis zu 3cm führt dies zu einer Depolarisation -->kurze Pulse von transkranieller Magnetstimulation unterbrechen die gerade ablaufende Nervenvorgänge -hochfrequente Stimu. erhöht und niederfrequente Stimu. erniedrigt die Erregbarkeit.
• Invasive und nicht invasive Stimulation was ist was? Invasive Stimulation: -wenn man "an den Köper rangeht", wenn Stoffe in Körper eingeführt, etwas aufgeschnitte -PET ist invasiv, da man entsprechende Stoffe einatmet nicht invasive Stimulation: -fast alle der folgenden Methoden sind nicht invasiv (tDCS, TMS, EEG, MEG, MRT etc)
• Oszillation(-en) -woraus setzt sie sich zusammen? -Was gibt es für unterschiedliche Oszillationen -Funktion? -je nach Wachheitsgrad des Probanden können unter-schiedliche Frequenzbänder gemessen werden setzen sich zusammen aus: —Amplitude: Stärke der positivierung/Negativierung an ihrem höchsten Punkt—Latenz: Die zeitliche Verschiebung, nach der eine Amplitude ausschlägt—Frequenz: Gemessen von zb Spontanen Oszillationen (?) (Latenz untersucht man bei zb Stimulus onset; Frequenz eher bei sowas wie Untersuchen von Spontanaktivität) Typen: Alpha: bei geringer Aufmerksamkeit (8-13 Hz) -Alpha-block (Verschwinden von Alpha Aktivität, meist in visuellen Arealen  und wird von Beta Frequenzen ersetzt Beta: im Wachzustand, bei geistiger Tätigkeit (13- 30 Hz) Gamma: 30 - 80 Hz -> bei hoher Aufmerksamkeit Funktion: -Gruppierung von ankommenden Informationen -Zusammenbindung einzelern neuronaler Schaltkreise
• Gamma Band Aktivität -wann? -wodurch? -Hohe Frequenz, ensteht bei visueller Aufmerksamkeit -Vermutlich durch Vernetzung von synchron feuernden Zellessembles; also bei höheren kognitiven Funktionen
• EEG: wofür steht es? was zeigt es an? was erfasst es? Vorteil / Nachteil Elektroenzephalogram was misst/zeigt es?: -man misst Spannungsunterschied zwischen Elektroden, die an der Schädeloberfläche befestigt werden (inkl. einer Referenzelektrode) -es misst Spannungsunterschiede an der Cortex-/Schädeloberfläche zw. einer einer Elektode und einer Refferenzelektrode (zwischen Dipolen). Die gemessenen Spannungsunterschiede sind EPSPs, die von den apikalen Dendriten der Säulenförmigen Pyrimidalzellen unter der Cortexoberfläche ausgehen. -konkret misst Negativierung eines Dipole an der Kopfoberfläche, die durch EPSP`s ausgelöst werden Dipol: wird definiert über Ort, Stärke und Orientierung -Pyramidalzellen: Säulenmäßig angeordnete Zellen im Kortex (Machen 75% aus); Meist exzitatorische Zellen; Feuern 10-50k gleichzeitig, kommt es an der Oberfläche zu einem entdeckbaren Signal (Elektrischem Feld, mit zwei Polen) -> Dipol was erfasst es? -es bildet Oszillationen ab Vorteil: -Hohe zeitliche Auflösung Nachteil: -schlechte räumliche Auflösung -Inverseproblem
• ereigniskorrelierte potentiale -was ist das? -was ist ein Proble hierbei und wie löst man es? _____ -ereignsifeld, auf dem Gehrin unter strom liegt, mit potenz durch = elektrokortikale potentiale -gehirn wird mit aktiv übergossen und ein seil wird dran befestigt das mit ereignisfeld verknüpft ist = erlaubt hirnak in abhä von ereignis zu besti -zu EKPs zählen alle elektrokortikale Potenziale oder Magnetfelder, die vor, während und nach einem sensorischen, motorischen oder physischen Ereignis im EEG messbar sind -erlaubt Hirnaktivität in Abhängigkeit von Ereignissen zu bestimmen -EKPs viel kleinere Amplituden als das Spontan-EEG -Spontan-EEG überlagert die EKPs als „Rauschen“, so dass die EKPs mit freiem Auge nicht sichtbar sind -Lösung des Problems: in einem verrauschten Prozess ein Signal zu entdecken -> Mitteln durch Mitteln kommt man zu ERPs/ EKPs
• Was ist das Inverseproblem? Ein Signalmuster kann unendlich viele mögliche Gründe haben; Man kann also bei EEG nicht 100%ig lokalisieren -weiß nicht, welcher Ort, welches Areal genau der Grund für Verhalten/oder Ausschlag auf EEG gewesen ist
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• Stärken und Schwächen des EEGs/MEGs Stärken von MEG/EEG: -Zeitsensitiv (Man kann Aktivierung in Komponenten darstellen)-Neuronale Prozesse werden direkt beobachtet-Nicht-Invasiv (Kann bei vielen Populationen und für Wiederholungsmessungen benutzt werden)-Untersuchung von Verarbeitungsschritten möglich-Explizite Antworten sind nicht notwendig -Auswertung von evozierter und induzierter Aktivität Schwächen von MEG/EEG: -Lokalisation nicht eindeutig, bzw recht ungenau-Teuer (MEG) im vergleich zu Verhaltensmessungen-Aufwändig (EEG) im Vergleich zu Verhaltensmessungen-Durch komplexe Daten und mehrere erforderliche Durchgänge sind nur einfache Designs möglich
• MEG Wofür steht es? Was misst es? Magnetenzephalogramm was misst es? -Jede Bewegung elektrischer Ladung ruft ein Magnetfeld hervor -magnetischen Feldlinien umgeben die longitudinale Achse eines Stroms (hervorgerufen durch einen elektrischen Dipol)  -> rechte Hand Regel
• MRT wofür steht es? Prinzip fMRT Magnetresonanztomographie / Kerspin Prinzip: -Erfassung der Dichte und Relaxationszeiten magnetischer erregter Wasserstoffatomkerne (Protonen) im menschlichen Körper -beide Paramater, Dichte und Relaxationszeit, können als Funktion des Ortes mittels bildgebender Systeme dargestellt werden fMRT (fMRI) (funktionelle Magnetresonaztomographie) -„functional magnetic resonance imaging“ basiert auf den magnetischen Eigenschaften von Hämoglobin -Hämoglobin transportiert Sauerstoff -Wenn der Sauerstoff absorbiert wird, verändert das Hämoglobin seine magnetischen Eigenschaften -Sauerstoffreiches Blut hat eine langsamere Relaxationszeit T2 -fMRI Detektoren messen das Verhältnis von Hämoglobin mit und ohne Sauerstoff: blood oxygenation level dependent effekt (BOLD), d.h. dass die entstehenden Bilder Differenzbilder sind -in aktiven Hirnarealen ist mehr sauerstoffreiches Hämoglobin -Anstieg kann erst nach 6-10 sek. gemessen werden -räumliche Genauigkeit: 3mm3 --> Wenn das Magnetfeld über dem Messvolumen (Kopf) variiert, so bewirkt dies systematisch unterschiedliche Anregungen (Spins) und Relaxationszeiten, aus denen man den Ort der jeweiligen Änderungen rekonstruieren kann -Für graue und weiße Substanz ergeben sich dadurch unterschiedliche Kontraste (kann also bestimmen wo weiße und wo graue Masse ist)
• DTI wofür steht es? was misst es? __ Fuß tennis mit bild eines schnellen Polizieautos (verfolgung), das weiß ist und von a nach b fährt = DTI erlaubt verfol vo Faserverb von A nach B Diffusions Tensor Bildgebung -DTI erlaubt die Funktionalität von Faserverbindungen/Axonen (weiße Substanz) zu messen; die Messungen selbst entsprechen strukturellen Messungen; die Aussagen gehen in Richtung Funktionalität -Dabei wird die Vorzugsrichtung der Molekularbewegung von Protonen gemessen -Die Effektivität der Weiterleitung der Nervenimpulse entlang der Axone hat großen Einfluss auf den Energiefluss (in Form von Blut, Wasser und Protonen) -Die Methode erlaubt die Verfolgung („tracking“) von Faserverbindungen von einem Standort zu einem oder mehreren Zielorten
• Stärken/SChwächen von fMRI fMRI Stärken:-Räumliche Genauigkeit-Lokalisierung ist eindeutig (im Kontrast zu EEG s. Inverses Problem)-nicht-invasiv-Explizite Antworten nicht notwendig-Verfügbarkeit (?)-Diverse Analysemöglichkeiten und Fragestellungen möglich fMRI Schwächen: -Teuer im Vergleich zu Verhaltensmessungen-Schlechte Zeitliche Auflösung-Messung der Aktivität nur indirekt-Hoher technischer Aufwand-Untersuchungsbedingungen sind teilweise aversiv (Lärm, Enge)-Aufwändige Analyse im Vergleich zu Verhaltensmessungen-Komplexe Daten und mehrere Durchgänge nötig, desswegen nur einfache Designs möglich (?)
• MRS wofür steht es? _______ magent mit speck drauf, auf denen ein webzeichen ist, das auf dem ein stuhl mit goldbeck drauf ist = mit mrs lässt sich die chemische zusammens von gewebe besti Meagnetresonanzspektroskopie -MRS erlaubt die chemische Zusammensetzung von Gewebe zu bestimmen -Die Präzessionsfrequenz eines Protons ist nicht durch das Proton selbst bestimmt, sondern auch von umgebenden Elektronenwolken -Für verschiedene chemische Elemente lassen sich bestimmte Dichtespektren bestimmen und dadurch ihre Beteiligung an Funkionen messen -Es werden jedoch nur Metabolite erfasst, die in großen Mengen vorhanden sind. --> Mit MRS lässt sich die Dichte einzelner neurochemischer Substanzen im
• PET wofür steht es? was wird gemacht? was wird gemessen? Positrone Emissions Tomografie -Instabile Radioisotope stoßen Positronen ab -Diese kolidieren & verschmelzen nach kurzer Zeit mit Elektroden -Es kommt zur Annihilation (Verschmelzung) -dies führt zu einer Gammastrahlung (multiple Photone- 2) im Winkel von 180 Grad, die nun den Kopf verlässt und von 2 gegenüberliegenden Strahlungsdetektoren registriert werden -Wenn miteinander verschaltete Detektoren gleichzeitig ein Signal registrieren (Koinzidenzschaltung), wird auf ihrer Achse ein Signal aufgezeichnet -Simultane Kollision werden gezählt und in eine Abbildung des Blutflusses übertragen --> Injizierte oder eingeatmete Positronen von Radioisotopen verschmelzen mit den Elektronen derselben Moleküle und senden Gammastrahlung aus dem Kopf -Die PET erlaubt die Messung verschiedener Stoffwechselprodukte im lebenden Gehirn des Menschen - Vorteile:-Untersuchung von biochemischen Prozessen-Lokalisierung eindeutig-Explizite Antworten nicht notwendig-Räumliche Auflösung: 4mm Nachteile:-Teuer im Vergleich zu Verhaltensmessungen-Schlechte Zeitliche Auflösung-Geringe Verfügbarkeit-Invasiv-Hoher technischer Aufwand-Untersuchungsbedingungen aversiv-Aufwändige Analyse im Vergleich zu Verhaltensmessungen-Durch Komplexität der Daten und erforderliche Menge an Durchgängen sind nur relativ einfache Designs möglich
• Vorteile / Nachteile PET Vorteile:-Untersuchung von biochemischen Prozessen-Lokalisierung eindeutig-Explizite Antworten nicht notwendig-Räumliche Auflösung: 4mm Nachteile:-Teuer im Vergleich zu Verhaltensmessungen-Schlechte Zeitliche Auflösung-Geringe Verfügbarkeit-Invasiv-Hoher technischer Aufwand-Untersuchungsbedingungen aversiv-Aufwändige Analyse im Vergleich zu Verhaltensmessungen-Durch Komplexität der Daten und erforderliche Menge an Durchgängen sind nur relativ einfache Designs möglich
• NIRS wofür steht es? was wird gemessen? ____________ -Brille (optische Pfeil (eigenschaft) drin, brille hat Web (Gewebe) -zeichen auf Rücken einer Ente (änderlich)und Ente droht zu ersticken und wird deswegen blau -glühbirne mit rotem licht und tür drin = geweb i bes lichtd im Infrarspek -hände die Licht entgegenhalten, das seil ist (abhängig), die konsti gehört, der auf bus steht und stehen auf brücke mit Disteln und antenne und schüssel= die lichtab i also abhä von der Konz einer Subst und der z überb dis zw sen u empf -Nahinfrarotspektroskopie -Die optischen Eigenschaften (Reflexion und Absorption von Licht) des Gewebes sind veränderlich, z.B. wird die Haut bei Sauerstoffmangel blau (weniger Hämoglobin im Blut) -biologisches Gewebe ist besonders lichtdurchlässig im Infrarotspektrum -Die Lichtabsorption (z.B.) ist also abhängig von der Konzentration einer Substanz (Hämoglobin) und der zu überbrückenden Distanz zwischen Sender (Lichtquelle) und Empfänger (Kamera) -Auf diese Weise kann z.B. gemessen werden, wie viel Hämoglobin in Kapillaren in Abhängigkeit von bestimmten Aufgaben fließt
• Stärken / Schwächen NIRS Stärken:-Untersuchung von strukturellen und biochemischen Prozessen-Lokalisierung ist eindeutig-Explizite Antworten sind nicht notwendig (im Gegensatz zu behavioral)-Nicht invasiv Schwächen:-Moderate zeitliche Auflösung-Relativ neu-Aufwändige Analyse im Vergleich zu Verhaltensmessungen-Durch Komplexität der Daten und erforderliche Menge an Durchgängen sind nur relativ einfache Designs möglich

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