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Medizin_Gehirn (Fach) / Gehirn_Elektronenzefalografie (Lektion)

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• Elektroenzephalographie (EEG) – was ist das? EEG-Signale werden mit Hilfe von Elektroden an der Kopfoberflächegemessen spiegeln elektrische Aktivität des Gehirns wider non-invasive Methode elektrische Signaleabgeleitet, nicht appliziert
• Elektroenzephalogramm: was ist das? Darstellung eines Spannungsverlaufs in der Zeit
• Wodurch ist ein Elektroenzephalogramm charakterisiert? durch Amplitude (μV = Mikrovolt = Millionstel V) undFrequenz (Hz = 1/s)
• Maßeinheit Amplitude / Maßeinheit Frequenz Amplitude (μV = Mikrovolt = Millionstel V) undFrequenz (Hz = 1/s)
• Elektroenzephalogramm: Achtung: negative Werte.... ...werden oft nach oben abgetragen
• Historische Meilensteine auf dem Weg zum EEG durchlesen
• Entstehung des EEG Signals -- Neurone und das Ruhemembranpotential: Um ein elektrisches Signal zu erzeugen, müssen...., im Gehirn sind das ..... die ... und... zu finden sind. Ladungen bewegt werden positiv und negativ geladene Ionen, die innerhalb undaußerhalb von Neuronen zu finden sind
• Ruhemembranpotential: – Neuron ist durch ... .................. von der Umgebung getrennt; ............ können durch ................. rein und raus. ........................innerhalb sind .................... als Ionen außerhalb. Man spricht deshalb von ........................... .............................. . Ruhemembranpotential: – Neuron ist durch eine Zellmembran von der Umgebung getrennt; Substanzen können durch Ionenkanäle rein und raus Ionen innerhalb sind negativer als Ionenaußerhalb – negatives Ruhemembranpotential
• wie entsteht ein Aktionspotential: Positive Natrium-Ionen strömen in das NeuronDepolarisation
• wodurch Wiederherstellung des Ruhemembranpotentials: Kalium strömt aus,Aktionspotential wandert weiter
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• Aktionspotential: Alles-oder-nichts-Regel Aktionspotential hat immer die gleiche Form und Amplitude  Es wird ausgelöst, wenn eine bestimmte Schwelle (~-50 mV) erreicht wird.
• Bei welcher Schwelle wird ein AP ausgelöst? (~-50 mV)
• was sind “Graduelle” Potentiale? Veränderungen des Ruhemembranpotantials, die alleinnicht die Schwelle zur Auslösung eines Aktionspotentials erreichen
• Exzitatorische und Inhibitorische Postsynaptische Potentiale “Graduelle” Potentiale: Veränderungen des Ruhemembranpotantials, die alleinnicht die Schwelle zur Auslösung eines Aktionspotentials erreichen
• wovon hängt es ab, ob ein postsynaptisches Potential inhibitorisch (IPSP) oder exzitatorisch (EPSP) ist? Abhängigkeit von dem Neurotransmitter an einer bestimmten Synapse
• IPSPs ................... die Auslösung eines Aktionspotentials, EPSPs .................... die Auslösung eines Aktionspotentials IPSPs erschweren die Auslösung eines AktionspotentialsEPSPs erleichtern die Auslösung eines Aktionspotentials
• IPSPs und EPSPs werden ............................ weitergeleitet  passiv weitergeleitet
• IPSPs u EPSPs: Einströmende Ionen verursachen ................... des ................... an der .................. und in der ........................, wobei die ............. mit der .......... abnimmt Veränderung des Membranpotentials Reizstelle Umgebung Stärke Entfernung
• EEG reflektiert nicht die „aktiven“ Aktionspotentiale, sondern.... die „passiven“IPSPs und EPSPs
• Neuron als Dipol: 1.EPSP kommt an. 2.... 3..... 4.Strom fließt innerhalb der Zelle zum Soma 5.... 6. ... 7.Neuron wird zum Dipol EPSP kommt an- äußerer Bereich der Zelle wird negativ- positive Ladungsträger (NA+) fließt ins Zellinnere („Senke“)- Strom fließt innerhalb der Zelle zum Soma- dort verlassen die NA+ Ionen die Zelle wieder („Quelle“)- Strom fließt extrazellulär zurück zur Senke
• EPSP führt zum Einstrom... positiver Ladungsträger
• ................... wird entweder zum ................. (bei .................................. Stimulation) oder zum ............................... (bei .................... Stimulation) weitergeleitet, von wo aus sie als ....................... ............................ wieder „zurückfliest“ Positivierung wird entweder zum Zellkern (bei oberflächennaher Stimulation)oder zum Dendriten (bei zellkernnaher Stimulation) weitergeleitet, von wo aussie als extrazellulärer Strom wieder „zurückfliest“
• Ein EPSP kann zu einer „..........“ oder „................“ Polarität führen skalpnegativen skalppositiven
• IPSP führt zum Einstrom......... negativer Ladungsträger
• IPSP: ................ wird entweder zum ......... (bei ................ Stimulation) oder zum ............. (bei ..................... Stimulation) weitergeleitet, von wo aus sie als ................ ............. wieder „zurückfliest“ IPSP: Negativierung wird entweder zum Zellkern (bei oberflächennaher Stimulation)oder zum Dendriten (bei zellkernnaher Stimulation) weitergeleitet, von wo aussie als extrazellulärer Strom wieder „zurückfliest“
• Ein IPSP kann zu einer ................ oder „....................“ Polarität führen „skalpnegativen“ skalppositiven
• gemessene Potentiale lassen keine Aussage über .... zelluläre Prozesse zu
• Voraussetzung für messbares EEG-Signal gleichartige Aktivität vieler, parallel angeordneter Neurone• senkrecht zur Kortexoberfläche und damit zur Elektrode– kortikale Pyramidenzellen besonders gut geeignet
• Welche Formen neuronaler Aktivität können nicht gemessen werden? kortikale Sulci– entgegengesetzte Aktivität (Summenpotential)– tieferliegende Hirnstrukturen(Feldstärke eines Dipols nimmt mit dem Quadrat derEntfernung ab)
• Feldstärke eines Dipols nimmt mit dem ......... der ................. ab. Quadrat der Entfernung
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• je größer die Fläche synchroner Dipole, desto geringer ............. das Verhältnis von kortikalem zu an der Kopfoberfläche gemessenem Potential
• bei großflächiger Neuronen - Aktivität ..... können auch tiefer liegende Potentiale gemessen werden
• Pyramidenzellen finden sich v.a. in den Schichten ...... von dort projizieren sie in ..... und zu...... III und V andere Kortexareale und zu subkortikalen Zielen
• EEG-Signale werden mit Hilfe von ..... abgeleitet Elektroden
• Standardisierte Elektrodenpositionen: 10-20 System nach Jasper (1958)
• EEG-Ableitung an wie vielen Elektroden? - welche Systeme? 19, 32, 64, 128 oder 256 Elektroden – 10-10 oder 10-5 Systeme
• Kodierung der Elektrodenpositionen: Frontal, Temporal, Parietal, Occipital, Central– gerade Nummern für rechtsseitige und ungerade für linksseitige Elektroden, „z“ fürzentrale Elektroden– Je größer die Zahl, desto weiter außen ist die Elektrode– z.B. F7, Cz, T8, O2
• Das an einer Elektrode gemessene Potential an sich ist .... Es gibt bei EEG-Signalen keinen ..... Deshalb wird eine elektrische Potential-Differenz ....... bedeutungslos absoluten Nullpunkt zwischen zwei Elektroden gemessen – unipolare vs. bipolare Ableitung
• unipolare vs. bipolare Ableitung: bipolar: Messwert an zwei Elektroden wird zueinander in Beziehung gesetzt - unüblich
• unipolare vs. bipolare Ableitung: unipolar: Messwert an jeder Elektrode E vs. Messwert an „Referenzelektrode“ RDifferenzverstärkung
• Theoretisch sollte das Potential an R (der Referenzelektrode) „......“ gemessen werden – aber: ........ • Deshalb: Referenz ............. Theoretisch sollte das Potential an R „gegen unendlich“ gemessen werden – aber:der Widerstand von R darf nicht zu groß sein • Deshalb: Referenz am Körper
• Warum Referenzelektrode R am Körper? Widerstand von R darf nicht zu groß sein Aktivität an R möglichst wenig beeinflusst durch experimentelle Variable, z.B.Nase, Ohren, „Mastoiden“ (=Knochen hinter den Ohren), aber auchElektroden auf dem Skalp, z.B. Cz. Vorteil: Potentiale an E1 und R beide in gleichem Maße beeinflusst durchKörperartefakte
• „Ground“-Elektrode G (.....) hilft bei der ....... an E1 und R „Ground“-Elektrode G (Erdung) hilft bei der Unterdrückung gleichartigerPotentiale an E1 und R
• „Ground“-Elektrode G (Erdung) hilft bei der ..... gleichartiger Potentiale an .... und .... „Ground“-Elektrode G (Erdung) hilft bei der Unterdrückung gleichartigerPotentiale an E1 und R
• Potentiale an ... und ... werden jeweils ...... ...... ......... Verstärkt wird somit die .......... ......... .................. . Potentiale an E1 und R werden jeweils gegen G gemessen. Verstärkt wird somit die Differenz zweier Differenzpotentiale
• Durch das Verwenden einer Gruend-Elektrode wird die ........ zweier .............. gemessen. Dadurch wird ......... ............ ........... (......) Differenz zweier Differenzpotentiale Dabei wird gleichartiges Hintergrundrauschen unterdrückt(„Gleichtaktunterdrückung“)
• Nach der Messung („....“) wird oft der .... aller ...... als ...... genommen („........ ........“ oder „...... ..........“) – Unterschied zwischen Referenzelektrode für die Aufnahme und die Auswertung Nach der Messung („offline“) wird oft der Mittelwert aller aktiven Elektroden als Referenz genommen („average reference“ oder „common reference“) – Unterschied zwischen Referenzelektrode für die Aufnahme und die Auswertung
• Die Amplituden des EEG-Signals liegen normalerweise zwischen 1 und 100 μV(1 – 100 millionstel Volt)
• Die Frequenzen im EEG liegen typischerweise zwischen ca. ................, wobei die Frequenzen von Interesse zwischen ................ liegen 1 und 200 Hz 1 und ca. 50 Hz
• Die Abtastrate sollte zwischen ............................... betragen, üblich sind z.B. 100 und 1000 Hz 250 oder 500 Hz

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