Biologische Psychologie (Fach) / Methoden 10 - Einzelzellableitung (Lektion)

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• kausal oder korrelativ invasiv oder nicht invasiv korrelativ: man misst die Hirnaktivität bei einer bestimmten Aufgabe  nicht invasiv 
• zeitliche Auflösung entspricht EEG und MEG und ist sehr gut 
• räumliche Auflösung unschlagbar gut, Zellenniveau 
• Einzelzellableitung ist die wichtigste ___ Errungenschaft der kognitiven Neurowissenschaften 
• Gehirn kann durch Einzelzellableitung von der kleinsten Informationseinheit aus betrachtet werden 
• was ist der Gegensatz zu fMRT und PET hier wird direkte Hirnaktivität gemessen und nicht indirekte  (bei EEG und MEG zwar direkt aber nur aufsummiert) 
• erste Einzelzellableitung bei Säugetieren 1958 durch Jasper, Ricci und Doane 
• Microdrive Ableitkammer - Apparat auf Kopfoberfläche von Tier der Elektrode ins Hirn einführt 
• 1960 Hubel und Wiese visuelles System bei Katzen 
• Grundlegendes Prinzip neuronale Aktivität extrazellulär ableiten 
• je weiter das Neuron entfernt ist desto schwächer das Signal 
• Amplitude des Signal verringert sich mit der 3. Potenz der Entfernung 
• extrazelluläre Flüssigkeit wirkt als Tiefenpassfilter => hohe Frequenzen wären stärker reduziert als tiefe 
• wann kann man die Aktivität sicherer einem Neuron zuordnen? je näher man mit der Elektrode an dem Neuron ist 
• Nachteil der Einzelzellableitung es wird meist von großen Neuronen abgeleitet 
• was für Elektroden verwendet man? was ist sind wichtige Eigenschaften der Elektrode? metallische Elektroden  Größe und Form der Elektrodenspitze  --> die Impendanz/ der Widerstand der Elektrode variiert zwischen 100 KiloOhm und mehreren MegaOhm 
• Impendanz ist der Widerstand der Elektrode => je größer die Impendanz, desto besser können die einzelnen Neurone isoliert werden => aber je größer die Impendanz, desto schwieriger ist es ein Neuron zu halten  (man muss also eine Balance finden) 
• Einführen der Elektrode durch Mikrodrive - Tiefe kann im Bereich von mikro Metern bestimmt werden  - Verschiebungen in xy-Richtung möglich  - Elektrode durch Motor fernsteuern: beeinträchtigt Verhalten des Tieres nicht 
• Identifikation und Lokalisation von Neuronen - man muss APs identifizieren die zu ein und demselben Neuron gehören  1) systematische Verschiebung der Elektrode: je weiter die Elektrode entfernt ist, desto geringer wird die Amplitude 2) Identifidkation einzelner Neurone aufgrund von Amplitude und Form des Signals (ein Neuron hat immer ähnliche Signale) 
• MRT kann bei Einzelzellableitungen genutzt werden um Lokalisation des Ableitortes zu bestimmen
• Baseline Aktivität alle Neurone zeigen eine Baseline Aktivität die stark zwischen den Regionen variiert 
• Im Experiment sucht man nach Bedingung die eine andauernde Veränderung der Aktivität relativ zur Baseline bewirken 
• dopamin-Neurone im Mittelhirn von Affen kodieren Belohnungsvorhersagefehler 
• Trilogie der Methoden 1) Einzelzellableitung können nur Korrelationen zwischen Hirnaktivität und Verhalten zeigen  um herauszufinden ob Neurone das Verhalten auch produzieren gibt es 2 weitere Methoden: 2) Mikrostimulation 3) reversible Inaktivierung  => beides kausale Methoden 
• Mikrostimulation Bsp.: entspricht nicht der virtuellen Läsion, sondern der Veränderung des Aktivitätsniveaus von Zellen  Bruce und Goldberg: haben Neuroen im frontalen Augenfeld stimuliert: löste Sakkade mit gleicher Richtung und Amplitude aus wie durch Einzelzellableitung erfasst  => Ursache/ Kausalität gefunden 
• Mikrostimulation Limitationen 1) Man weiß nicht sicher welche Neurone stimuliert wurden  2) vielleicht wurden Axone stimuliert die dann Effekte in entfernteren Arealen ausgelöst haben  3) vielleicht hat die gleichzeitige Stimulation von Neuronen die normalerweise alleine aktiv sind auch eine andere Auswirkung 
• Einzelzellstimulation beim Menschen nur möglich wenn Elektrode bei neurologischer Erkrankung im neurochirugischen Eingriff eingesetzt werden muss 1) Epilepsie: Bestimmung der Quelle epileptischer Aktivität  2) Parkinson: Tiefenhirnstimulation (Deep Brain Stimulation DBS) 
• Unterschiede beim Menschen - Ableitungsorte sind auf wenige Areale beschränkt - pathologische Veränderungen der Strukturen liegen vor (kranke Patienten)  - relativ große Elektroden ausschließlich für extrazelluläre Ableitung großer Neurone  - nur wenig Zeit 
• Neurone in Substantia Nigra kodieren Unerwartetheit von Gewinn/ Verlust 

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