1.1 Magnetenzephalografie (MEG)

Die Fachrichtung der biologischen Psychologie erforscht die Zusammenhänge zwischen biologischen Prozessen und dem Verhalten.

Grundlage der Methode der MEG ist die Messung von magnetischen Feldern, die durch die elektrische Hirnaktivität verursacht werden.

• Magnetfelder entstehen generell bei jeder Bewegung elektrischer Ladungen und daher erzeugt auch das Gehirn schwache magnetische Felder

• Diese Magnetfelder können mit hoch empfindlichen Detektoren, sogenannten SQUIDs („Superconducting Quantum Interference Devices“), nachgewiesen werden

Materialien, deren elektrischer Widerstand beim Unterschreiten der sogenannten Sprungtemperatur (auch kritische Temperatur) gegen null geht, werden als Supraleiter bezeichnet.

Um die Detektoren supraleitend zu halten, werden sie mit flüssigem Helium auf –269°C abgekühlt

Superconducting Quantum Interference Devices

• Die Probanden werden während der Messung meist im Sitzen untersucht, modernere Systeme bieten aber teilweise auch die Möglichkeit, Probanden im Liegen zu messen

• Bei der Messung werden zwischen 100 und 300 Sensoren verwendet, die keinen direkten Kontakt mit dem Kopf der Versuchsperson haben, da die Probanden unter einer Art überdimensionaler Haube sitzen

• Aus diesem Grund ist der Experimentator bei der Messung auch besonders auf die Kooperation der Probanden angewiesen, da sich diese während der Messung möglichst nicht bewegen sollten

Vorteil:

• Die Messvorbereitung für die MEG ist meist recht kurz, insbesondere im Vergleich zum EEG, da hier das Anbringen einer Haube mit Elektroden wegfällt

• Ein Vorteil der MEG besteht darin, dass Magnetfelder im Vergleich zu elektrischen Potenzialen weder durch Volumenleitungseffekte verzerrt noch durch den Schädelknochen oder die Kopfhaut abgeschwächt werden

• Daher ist es auch möglich, die Ursprungsquellen der hervorgerufenen Magnetfelder genauer zu bestimmen als die Potenzialquellen beim Elektroenzephalogramm

• Die MEG ist daher ein Messverfahren mit guter räumlicher und sehr hoher zeitlicher Auflösung

  (ergänzt damit fMRT und EEG sehr gut)

Nachteil:

Ein Nachteil gegenüber dem EEG ist allerdings der hohe Anschaffungspreis für die MEG, der sich vor allem aus den sehr aufwendigen baulichen Maßnahmen ergibt

Magnetenzephalografie

Elektroenzephalogramm

• Probleme bei der Gestaltung der Sensoren

• beinhaltet zudem eine hohe Anfälligkeit gegenüber Störungen

  • Da der magnetische Rauschpegel in einer klassischen städtischen Umgebung bereits ein Störfaktor sein kann, müssen bei der Messung der MEG grundsätzlich Maßnahmen zur Störunterdrückung unternommen werden

Da der magnetische Rauschpegel in einer klassischen städtischen Umgebung bereits ein Störfaktor sein kann, müssen bei der Messung der MEG grundsätzlich Maßnahmen zur Störunterdrückung unternommen werden:

• Aufbau von MEG-Systemen in magnetisch abgeschirmten Kammern

• Einsatz von speziellen Sensoren (axiale Gradiometer), die helfen, Störquellen aus dem Summensignal herauszufiltern

• Die elektrische Aktivität von aktiven Nervenzellen liegt den magnetischen Signalen des Gehirns zugrunde

• Diese magnetischen Signale können elektrische Spannungen in den Messspulen des MEG induzieren

• Die im MEG gemessenen Magnetfeldschwankungen sind sehr schwach und liegen unterhalb eines pico Tesla im Femto-Tesla-Bereich (fTesla)

• Magnetische Felder stehen stets in einem Winkel von 90° senkrecht zur Richtung der elektrischen Felder

• Daher werden im MEG nur Magnetfelder detektiert, die von Neuronen entspringen, die horizontal („tangential“) zur Schädeloberfläche stehen

  • Das trifft vor allem auf Zellen in den Sulci (Furchen) der Hirnrinde zu

  • Die Aktivität der Gyri geht weitgehend verloren, ausgenommen die, die horizontal zu den Ableitsensoren liegen, etwa die des Temporallappens

• Mit der MEG können daher Erregungsmuster größerer Zellverbände in der Hirnrinde erfasst werden

(Plural: Gyri); der Begriff stammt aus der Oberflächenanatomie des Gehirns und bezieht sich auf eine aus der Hirnmasse hervortretende Gehirnwindung.

Sie zählen zu den wenigen nichtinvasiven Messmethoden mit einer zeitlichen Auflösung, die der hohen Geschwindigkeit der meisten Verarbeitungsprozesse im Gehirn entspricht

Sowohl die Elektro- als auch die Magnetenzephalografie werden in der Biopsychologie genutzt für die Untersuchung von…

• Bewusstseinszuständen

• Aufmerksamkeitsprozessen

• Erkennensprozessen

Magnetische Felder stehen stets in einem Winkel von 90° senkrecht zur Richtung der elektrischen Felder

tangential

Sulci (Furchen) der Hirnrinde