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Neuropsychologie (Subject) / V08_EEG2 (Lesson)

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• Ziel von EEG als Forschungsmethode in der Regel die Erfassung von Hirnaktivität im Zusammenhang mit einem Ereignis -> Ereigniskorrelierte Potentiale  ==> Potentialverschiebungen, die zeitlich an ein Ereignis gekoppelt sind, erörtern 
• Was ist ein "Ereignis"? (EKP) Typischerweise ein Stimulus bzw. eine Reaktion
• Ereigniskorrelierte Hirnaktivität kann vor oder nach einem Ereignis auftreten 4 Fälle vor einem Stimulus - Erwartungsprozesse bezüglich eines Stimulusnach einem Stimulus - Verarbeitung eines Stimulusvor einer Reaktion - Handlungsvorbereitungnach einer Reaktion - Evaluation der Handlung 
• Verhältnis EKPs und Hintergrundrauschen + Gemessenes Signal EKPs sind im Vergleich zum Hintergrundrauschen sehr klein ( wenige Mikrovolt im Vergleich zu bis zu 100Mikrovolt)  Gemessenes Signal = EKP + Störsignal 
• Wie löst man das Problem, dass Potentiale im Vergleich zum Hintergrundrauschen sehr klein sind? Mittelung der Kurven über viele Durchgänge (15 - 100 oder mehr)  --> Hintergrundrauschen hebt sich auf,  EKP (spezifische, Stimulusbezogene Aktivität bleibt übrig
• Wovon ist das Rauschen R abhängig? (Formel) Rauschen R = abhängig von der Anzahl der Durchgängen n: (1/Wurzel(n)) x R
• EKP- Beispielexperiment bezüglich der Mittelung der EKPs durch wiederholte Durchgänge Oddball-Paradigma: Visuelle Präsentation eines häufigen und eines seltenen Reizes (x und o)  kontinuierliches EEG (Zerschneiden in einzelne ereigniskorrelierte Segmente) -> Marker oder Trigger zeigen, welches Ereignis wann erfolgte -> Averages werden gebildet 
• Wie nennt man Mittelwertskurven der EKP-Signale einer Gruppe von Probanden? Grand average -> Mittlere Kurve einer Gruppe von Probanden 
• Komponenten des EKP Amplitude, Latenz, Skalpverteilung 
• Eine Komponente des EKP-Signals muss reproduzierbar und manipulierbar sein, d.h. sie muss • bei verschiedenen Menschen in verschiedenen Kontexten auftreten  • sich in gleicher Weise verändern durch Einflüsse wie z.B. Aufmerksamkeit etc.  • Einflüsse auf Amplitude und/oder Latenz und/oder Skalpverteilung 
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• Bezeichnung für die Polarität von Komponenten im EEG N für negativ und P für positiv -> Nicht die absolute Polarität sondern die Richtung ist entscheidend  --> entweder fortlaufende Nummer (1,2..) für die 1ste, 2te nte Positivierung/Negativierung oder Angabe der Latenz (N100 = Negativierung nach 100ms) Gleiche Bezeichnungen in verschiedenen Veröffentlichungen bedeuten nicht, dass von der gleichen Komponente/dem gleichen Verarbeitungsprozess die Rede ist  Unterscheidung z.B. auch zwischen „visueller“ und „auditorischer“ P1, N1 etc. 
• EKP: Forschungsmittel und / oder Forschungsgegenstand Frühe und aktuelle Arbeiten: Entdeckung, Beschreibung und Charakterisierung von EKP-Komponenten -> Komponenten und ihre Einflussfaktoren sind meist selbst Forschungsgegenstand  --> ERPology (meist unter EKP-Forschern Bekannt) 
• Wieso gibt es Forschung über die Komponenten des EKP bzw. wieso ist dieses Forschungsfeld so wichtig? sie sind von großem Wert für die Wissenschaft insgesamt  nur gut charakterisierte Komponenten können z.B. in Studien zum Vergleich der neuronalen Verarbeitung zwischen Patienten und Kontrollpersonen als Forschungsmittel eingesetzt werden  Studien, die EKP-Komponenten zum Gegenstand haben, sind somit Voraussetzung für Studien, in denen die Komponenten als Forschungsmittel eingesetzt werden. 
• Prä-Stimulus/Prä-Reaktions Potentiale: Contingent Negative Variation (CNV) Negativierung zwischen einem Warnreiz (S1) und einem erwarteten imperativen Reiz (S2)  • mindestens zwei Aspekte – Verarbeitung von S1 und Erwartung von S2  • Im Falle einer verlangten motorischen Reaktion ist die Negativierung vor S2 dem Bereitschaftspotential sehr ähnlich 
• Prä-Stimulus- und Prä-Reaktions-Potentiale: Bereitschaftspotential – Kornhuber & Deecke, 1965; Vaughan et al., 1968 Negativierung vor einer motorischen Reaktion  •Ursprung im motorischen Kortex  •Form hängt vom Effektor ab (Fuß oder Hand) 
• lateralisiertes Bereitschaftspotential – Negativierung vor einer geplanten motorischen Aktion ist größer über dem kontralateralen als über dem ipsilateralen motorischen Kortex  -> geeignet als Maß für Aktivierung korrekter/inkorrekter Reaktion
• Post-Stimulus-Potentiale werden definiert auf Basis der.. Latenz: Einteilung ist hierbei nur ungefähr möglich  in frühe Komponenten (exogen) und Komponenten ab ca. 200ms (endogen)
• Exogene Komponente des Post-Stimulus-Potentials Bis zu 200ms nach Reizdarbietung: exogen = von „äußeren“ Faktoren bestimmt – auch „evozierte Potentiale“physikalische Stimuluseigenschaften determinieren die Verarbeitung und somit die Form der Komponente – „automatische“ Verarbeitung  - Komponente ist relativ unabhängig von kognitiven Prozessen wie Aufmerksamkeitszuwendung - Komponenten variieren aber mit Alter, Vigilanz etc. 
• Endogene Komponente der Post-Stimulus-Potentiale endogen = ab ca. 200ms, wesentlich von „inneren Zuständen“ der Person bestimmt   - von physikalischen Eigenschaften des Reizes unabhängig   - abhängig von Aufgabe und kognitiver Beanspruchung   - „kognitive Komponenten“ 
• Methode zur Erfassung auditorischer Hirnstammpotentialen: EKP als Reaktion auf kurze auditorische Klick-Reize.. Welche 3 Wellen sind bekannt? Wozu dient diese Methode? viele (7) Deflektionen innerhalb der ersten 10-12ms nach Reizpräsentation: Ursprung im Hirnstamm  Welle I: erste Umschaltstelle der Hörbahn im Nervus Vestibulo-Cochlearis (8. Hirnnerv)  •Welle II: wahrscheinlich N. cochlearis  •Wellen III bis V: Brücke (Pons), Lemnisus Lateralis, Corpus geniculatum medialis  DIAGNOSTIK VON HÖREINSCHRÄNKUNGEN
• Latenz bei Multipler Sklerose.. erhöhte Latenz vorhanden, wenn visuell evozierte Potentiale gemessen werden 
• Auditorische N1: Wann? Wo? Ursprung? Abhängig von? Modulation durch... Wann? Negativierung nach ca. 100ms, kann aber bereits nach 75ms beginnenWo? Frontozentrales Maximum Ursprung? primär auditorischer Cortex Abhängig von? Lautstärke des Reizes und anderen physikalischen Eigenschaften Modulation durch... Aufmerksamkeit  
• Unterdrückung der auditorischen N1 (extern vs. selbst-initiierte Reize) Probanden instruieren, alle 5 Sek. eine Taste zu drücken.... was passiert? Tastendruck resultiert immer unmittelbar in einem Ton (selbst generierter Ton)  zwischendurch wird der Ton auch ohne Tastendruck präsentiert (extern generierter Ton)  --> Diffrenz zwischen selbst generiertem und externem Ton/Reiz resultiert in einer Kurve, die ihren Hochpunkt nicht bei 100ms (N1) hat, sondern später
• N1-Unterdrückung ist unabhängig von... Aufmerksamkeit
• Anwendungsbeispiel der Unterdrückung der Auditorischen N1 Separate Condition vs. Mixed condition --> N1-Unterdrückung bei Patienten mit cerebellären Läsionen  • Cerebellum wichtig für Vorhersage-Prozesse, bzw. trägt zur Vorhersage selbst generierter Reize bei 
• Mismatch Negativity (MMN) Negativierung zwischen .......... nach einem .... Ton Negativierung zwischen 160 und 220 ms nach einem von einem Standard-Ton abweichenden Ton (Deviant)
• MMN: Aufmerksamkeit die MMN erfordert keine Aufmerksamkeit 
• Die MMN ist die Negativierung nach einem vom Standardton abweichenden Reiz und ist sichtbar für ... verschiedene Arten von Abweichungen: Lautstärke, Phoneme (ba-pa), Tonhöhe, Auslassungen 
• MMN: Wie funktioniert evtl der Mechanismus? der eingehende Stimulus wird mit einer sensorischen Gedächtnisspur verglichen, wobei unklar ist, ob es "top-down" (endogene) Einflüsse gibt. 
• Visuelle P1: 4 Fakten 1) Beginnt meist nach 60-90 ms nach einem visuellen Reiz, hat seinen Höhepunkt nach ca. 100-130 ms.  2) ist am stärksten lateral okzipital 3) und sensitiv für eine Reihe physikalischer Stimulus-Parameter 4) wird auch beeinflusst durch räumliche Aufmerksamkeit und Aktivierungs-Level der Versuchsperson 
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• visuelle N1: 4 Fakten 1) später als auditorische N1  2) frühe anteriore Subkomponente: Peak nach 100 – 150 ms  3) zwei spätere Subkomponenten (150 – 200 ms) mit Quellen im Parietal- bzw. Okzipitalkortex  4) Einflüsse von räumlicher Aufmerksamkeit auf alle drei Komponenten 
• die P300 (P3) ist ein ..... Post-Stimulus-Potential endogenes 
• Beim P300 beginnt eine Positivierung nach ...ms, und ist .... von der Reizmodalität nach 300 ms und ist unbhängig von der Reizmodalität 
• P300: 3 Fakten Skalpverteilung ist variabel ist die am stärksten beforschte Komponente,  die eine Erwartungsverletzung repräsentiert (hierbei ist die Amplitude größer und die Dauer der Komponente länger, je größer die Abweichung ist) 
• Typisches Paradigma bei der Erforschung der P300-Komponente "Oddball"-Paradigma, häufige und seltene Reize werden repräsentiert (xxxxxxoxxxxoxx) -> Reize müssen hierbei eine bestimmte Aufgabenrelevanz besitzen, seltene Reize sollen gezählt werden etc.
• Man unterscheidet bei der P300 zwischen... wieso? P3a und P3b Klassische Variante. P3 (b): bei aufgabenrelevanten Reizen  wohingegen P3a (frontal ausgeprägt) auch bei aufgabenirrelevanten Reizen, wo die Aufmerksamkeit verschoben werden muss 
• Kognitiver Prozess, der die P3 widerspiegelt Korrelat von "Kontext-Updating" laut Donchin (1981): Aktualisierung der Umweltrepräsentation, aber grundsätzlich noch kein Konsens bezüglich des kognitiven Prozesses 
• Konsens hinsichtlich folgender Einflussfaktoren auf die P300: 4Faktoren 1) Amplitude als Funktion der (lokalen) Stimuluswahrscheinlichkeit  2) geringere Amplitude bei größerer Unsicherheit bzgl. des Zielreizes  3) größere Amplitude bei stärkerer Anstrengung – Maß für Ressourceneinsatz  4) Kein Einfluss des physikalischen Stimulus, sondern des Zielstimulus (z.B. ein Buchstabe als Zielreiz vs. alle anderen Buchstaben) 
• Die Latenz bei der P300 spiegelt .... wider Dauer der Stimulus-Evaluation: beim gesunden Altern, bei neurodegenerativen Erkrankungen und bei Alkoholismus erhöht 
• Was bildet die N400 ab? semantische Erwartungsverletzungen, meist im Kontext von Sprache  „als ich meine Heimatstadt besuchte, traf ich mich mit mehreren alten Sofas“ 
• N400 beschrieben von.., Negativierung ... lokalisiert beschrieben durch Kutas und Hillyard (1980), lokalisation centroparietal mit leichter Dominanz rechtshemisphärisch 
• Die N400 kann ausgelöst werden durch - semantische Erwartungsverletzungen, meist im Kontext von Sprachreizen (z.B. Satzende)  - unpassende nicht-sprachliche Reize mit einer Bedeutung 
• Feedback-Related Negativity (FRN) Verhaltensrückmeldungen verursachen eine FRN (man drückt den Knopf der Kaffeemaschine, verlässt den Raum, wenn man zurück kommt, sieht man, dass kein Kaffee ausgegeben wurde) 
• Für welche art von Feedback ist die FRN (Feedback-related negativity) stärker ausgeprägt? stärker ausgeprägt für negatives Feedback  • FRN-Effekt  • manifestiert sich in Differenzkurve  • Quelle im anterioren cingulären Cortex (ACC) 
• Theorien bezüglich der Feedback-related Negativity (FRN) Reinforcement-Learning-Theorie der FRN: - FRN reflektiert negative Vorhersagefehler         -> Lernsignal im Zusammenhang mit -Verstärkungslernen       => signalisiert Notwendigkeit der Verhaltensanpassung  alternative Ansicht (ACC als allgemeiner "Action-Outcome-Prediktor): - FRN reflektiert Erwartungsverletzungen generell,- FRN für negatives Feedback ist nur größer, weil negatives Feedback seltener oder unerwarteter ist 
• Evidenz für die alternative Sicht über die FRN, dass negatives Feedback meist nur größer ist, weil negatives Feedback seltener oder unerwarteter ist Zeitschätzaufgabe  •Ziel: positives und negatives Feedback gleich selten und somit gleich überraschend --> ähnliche FRN für positives und negatives Feedback – gemessen „peak-to-peak“   
• welche Zwei Hauptmethoden gibt es zur Erfassung von EKP-Komponenten? Peakmethode: höchste oder niedrigste Amplitude erfassen  oder Mittlere Amplitude messen 
• Erfassung der Peak (höchste oder niedrigste Amplitude) als EKP-Komponente funktioniert wie? 1) in vorgegebenem Zeitfenster  •absoluter Peak oder Peak-to-Peak – relativ zu einem anderen „Peak“  --> Der Mittelwert der Peaks der einzelnen ProbandInnen spiegelt aufgrund interindividueller             Latenzunterschiede nicht das „Grand-Average“ Signal wider 
• Die mittlere Amplitude misst man .. in einem bestimmten Zeitfenster, reflektiert „Grand Average“ 
• Reliabilität von EKPs: In Studien werden meist „Grand Average“ EKPs gezeigt  • Es gibt jedoch eine große interindividuelle Varianz  • diese ist größer als intraindividuelle Varianz 

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