Das EEG sw - Uni Trier: Willkommen .2 12.12.07 Das EEG: Spontan-EEG und EKP 3 EEG – Was ist das?

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    Das EEG: Spontan-EEG und EKP

    Biopsychologische Vertiefung

    Katja BertschPsychophysiologisches Labor

    12.12.07 Das EEG: Spontan-EEG und EKP 2

    Gliederung

    1. EEG-Erhebung Labor Elektroden Artefakte

    2. Spontan-EEG Frequenzbnder Fourier Transformation Anwendung

    3. Genese des EEG Postsynaptische Potentiale Neuronale Dipole Entstehung der Rhythmen

    4. Ereignis korrelierte Potentiale Mittelung Komponenten Anwendung

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    12.12.07 Das EEG: Spontan-EEG und EKP 3

    EEG Was ist das?

    Darstellung eines elektrischen Spannungsverlaufs in der Zeit.

    Wichtigste Gren zur Beschreibung einer EEG-Kurve: Amplitude und Frequenz

    non-invasive und kostengnstige Methode zur direkten Messung der elektrischen Hirnaktivitt

    Vorteil: hohe zeitliche Auflsung

    Nachteil: relativ geringe rumliche Auflsung

    Unterscheidung zwischen Spontanaktivitt (tonische Prozesse) und evozierter Aktivitt (phasische Reaktionen auf bestimmte Prozesse)

    12.12.07 Das EEG: Spontan-EEG und EKP 4

    1. EEG-Erhebung

    Psychophysiologisches Labor, Universitt Trier

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    1. EEG-Erhebung: das Labor

    12.12.07 Das EEG: Spontan-EEG und EKP 6

    1. EEG-Erhebung: das Labor

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    1. EEG-Erhebung: Elektroden

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    1. EEG-Erhebung:Elektrodenpositionen

    10-20 Platzierungssystem:

    Standardanterior

    posterior

    links rechts

    Erweitert

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    1. EEG-Erhebung: Artefakte

    Fp1FpzFp2F7F3FzF4F8FT7FC3FCzFC4FT8T3C3CzC4T4TP7CP3CPzCP4TP8T5P3PzP4T6O1OzO2VEOGHEOG S 350 V

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    2. Spontan-EEG

    Fp1FpzFp2F7F3FzF4F8FT7FC3FCzFC4FT8T3C3CzC4T4TP7CP3CPzCP4TP8T5P3PzP4T6O1OzO2VEOGHEOG

    20 V

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    2. Spontan-EEG

    kontinuierliche Spannungsschwankungen (Frequenz: 0,5-30 Hz, Amplitude: 1-200 V)

    Kurvenverlauf setzt sich aus best. Frequenzbndern (Rhythmen) zusammen.

    Hans Berger (1929): Entdecker des EEG und der EEG-Rhythmen

    12.12.07 Das EEG: Spontan-EEG und EKP 12

    2. Spontan-EEG: Frequenzbnder

    Alpha-Wellen (8-13 Hz): entspannter Wachzustand, i.b. bei geschlossenen Augen, Phase der Synchronisation

    Beta-Wellen (>13 Hz): whrend mentaler oder krperlicher Aktivitt oder bei psychischer Belastung Phase der Desynchronisation

    Theta-Wellen (4-8 Hz): dsender Wachzustand, bergang zum Einschlafen, tiefe Entspannung

    Delta-Wellen (0,5-3 Hz): im Tiefschlaf

    Im Wachzustand: v.a. Alpha- und Beta-AktivittJe niedriger die Frequenz der EEG-Wellen, desto niedriger die Aktivitt.Je ruhiger die Bewusstseinslage, desto synchroner das EEGBeachte: interindividuelle Unterschiede!

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    2. Spontan-EEG: Frequenzbnder

    Oz

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    2. Spontan-EEG und Spektrum

    gegeben ist:eine EEG-Zeitreihe

    gesucht ist: ein Frequenzspektrum

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    2. Spontan-EEG:Fourier Transformation

    Die EEG-Zeitreihe lsst sich vollstndig anhand der Frequenz und Phasenparametern rekonstruieren.

    Die Fourier Transformation zerlegt das EEG-Signal in eine Frequenz-und eine Phasenkompontente

    Phasenparameter werden meist in der Spontan-EEG Forschung nicht benutzt.

    Spektralmae: Amplituden Spektren (V) Power Spektren (V) Power Density (V/Hz)

    =

    +

    +

    +

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    2. Spontan-EEG:Topographie des Alpha-Rhythmus

    Sub-Delta Delta ThetaAlpha Beta

    Fp1 Fpz Fp2 F7

    F3 Fz F4 F8

    FT7 FC3 FCz FC4

    FT8 T3 C3 Cz

    C4 T4 TP7 CP3

    CPz CP4 TP8 T5

    P3 Pz P4 T6

    O1 Oz O2

    7.5 - 8.0 Hz 8.0 - 8.5 Hz 8.5 - 9.0 Hz 9.0 - 9.5 Hz

    9.5 - 10.0 Hz 10.0 - 10.5 Hz 10.5 - 11.0 Hz 11.0 - 11.5 Hz

    11.5 - 12.0 Hz 12.0 - 12.5 Hz 12.5 - 13.0 Hz

    0.0 V 5.0 V

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    2. Spontan-EEG: Anwendung: Alpha-Rhythmus und Motivation

    Alpha rechts < Alpha links

    allgemeine,habituelle AvoidanceMotivation

    Alpha links < Alpha rechts

    allgemeine, habituelle Approach Motivation

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    3. Genese des EEG

    Birbaumer & Schmidt, 2003

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    3. Genese des EEG:Pyramidenzellen

    Elektrische Felder erzeugt durch exzitatorische postsynaptische Potentiale an den apikalen Dendriten der Pyramidenzellen.Pyramidenzellen.

    Quelle der folgenden Abblidungen: Hagemann: EEG_Genese.pdf

    12.12.07 Das EEG: Spontan-EEG und EKP 20

    3. Genese des EEG:Postsynaptisches Potential

    Ruhemembranpotential: Na+-Ionenverteilen sich gleichmig ber die Membranoberflche des Neurons.

    Aktivitt einer exzitativen Synapse am apikalen Dendriten ffnet dort Na+-Kanle

    verringerte Na+-KonzentrationEPSP Depolarisation des apikalen Dendriten.

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    3. Genese des EEG:Neuronale Dipole

    + positiver Pol

    - negativer Pol

    Dipol

    Geringere Na+-Konzentration am apikalen Dendrit Relativ negative Ladung am apikalen Dendrit verglichen mit SomaStrom fliet von Soma (Quelle) zum apikalen Dendrit (Senke)Neuron wird zum Dipol Elektrisches Feld entsteht und breitet sich bis zur Kopfoberflche ausOberflchennegativitt entsteht ber dem apikalen Dentrit

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    3. Genese des EEG

    Ein Signal an der Kopfoberflche kann nur gemessen werden, wenn sich zahlreiche (10000) Dipole synchron bilden.

    Summierte exzitatorische postsynaptische Signale an den apikalenDendriten der Pyramidenzellen fhren zu negativen Spannungen an der Kopfoberflche.

    Erhhung der Negativitt des Oberflchenpotentials weist auf ein erhhtes Erregungsniveau der kortikalen neuronalen Netzwerke hin.

    Summierte exzitatorische postsynaptische Signale am Zellkrperder Pyramidenzellen bei gleichzeitig reduzierten EPSPs an den apikalen Dendriten fhren zu positiven Spannungen an der Kopfoberflche.

    Reduktion der Negativitt des Oberflchenpotentials (= relative Positivierung) weist auf ein reduziertes Erregungsniveau der kortikalen neuronalen Netzwerke hin.

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    3. Genese des EEG: Entstehung der Rhythmen

    Die EEG-Rhythmen reflektieren die Entladungsmuster an den apikalenDendriten der Pyramidenzellen.

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    3. Genese des EEG:Entstehung der Rhythmen

    In Ruhe: Inhibitorische Rckkopplung von thalamokortikalen Signalen durch den Nucleus reticularis thalami Alpha-Rhythmus (Synchronisation).

    Bei Aktivierung: Formatio reticularis inhibiert Nucleus reticularis thalami und erregt thalamische Projektionskerne Beta-Rhythmus (Desynchronisation).

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    4. Ereignis korrelierte Potentiale (EKP)

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    4. Ereignis korrelierte Potentiale (EKP)

    Jedes Ereignis lst im EEG einen charakteristischen Kurvenverlauf (=Potential) aus.

    Potentiale haben eine sehr niedrige Amplitude sind im Spontan-EEG verborgenMittelung ber Antworten auf wiederholte Reizdarbietung ist notwendig

    EKP knnen zur Beschreibung des Zeitverlaufs und der Lokalisation von automatischen und kontrollierten Aspekten kognitiver Prozesse benutzt werden, sofern dies in den oberen Kortexschichten stattfinden.

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    4. EKP: Mittelung

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    4. EKP: Komponenten

    Die wichtigsten Charakteristika zur Beschreibung von EKP sind:Polaritt Latenz - Topographie

    +

    stimulusonset

    V

    time (ms)

    ~ 200 ms

    ~ 300- 600 ms

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    4. EKP:Funktionale Bedeutung der Komponenten

    Birbaumer & Schmidt, 2003

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    Vielen Dank fr die Aufmerksamkeit!