Invasive Forschungsmethoden
oft mit hilfe Stereotaktische Chirurgie (Platzieren von Hilfsmitteln)
Läsionen
Cerebrae dialyse (Messung chemischer/Neuritransmitter- Aktivität)
o Lokalisierung Neurotransmitter u Rezeptoren (Immunocytochemie, selektive Markierung)
o Gen-Knockout u -austausch
o Visualisierung; Färben von Neuronen mit Fluoreszenzmitteln
o Optogenetik (einbringen von lichempfindlichen ionenkanälen -> können ein u ausgeschaltet werden-> steuern wann selektierte neurone feuern )
o Aufzeichnen elektrische Aktivität (einbringen Elektrode)
Arten von Läsionen (Ausschalten von Hirnregionen)
§ Dauerhaft (schneiden, Absaugen, Radiofrequenzstrom, Chemisch)
§ Temporär (kyrogene Blockade (kühlen), Lokalanästhesie)
§ Elektrische Stimulation
EEG Basic Funktionen
- Messen von spannungsschwankungen an Kopfoberfläche
o Elektrode -> Verstärker-> digitalisierungscomputer-> auswertungscomputer
o Misst Summe (nicht einzelne) oberflächennaher postsynaptische Signale (Schicht I u II)
§ Geht aufgrund Pyramidenzellen besonders gut
§ Problematisch in Sulci (Falten) da sich die Dipole auslöschen
§ Misst nicht das was genau unter der Elektrode passiert (inverses Problem)
o Zeigt hauptsächlich Schlaf/Wachzustände
o Konkretere Reaktionen (Ereigniskorrelierte Potentiale) auf Reize (Event-Related Potentials) schwer zu erkennen aufgrund Hintergrundaktivität
EEG Messen von EKPS (Ereigniskorrelierten Potentialen)
§ Viele Päsentationen des Reizes
§ Berechnung von mittelwerten ohne u mit Reiz zu versch Zeitpunkten
§ Hoch/ Tiefpunkte (Peaks) werden nach Polarität u Reihenfolge benannt
· Sind aber nicht immer relevant
§ Seltene Reize schlagen stärker aus als häufige Reize
EEG Inverses Problem
§ Muster an Mopfoberfläche kann auf verschiede kombinationen von Quellarealen zurückgehen
§ Schätzung mit (fehlerbehafteten) mathematischen Modellen möglich
Abhängig von Anzahl u Lage der Elektroden als auch Signalqualität
Vor/ Nachteile EEG
o Vorteile;
§ Hohe zeitliche Auflösung ( Millisekunden)
§ Kostengünstig
o Nachteile;
§ Schlechte Zeitliche Auflösung
§ Viele Wiederholungen
§ Keine Messung von subcortikalen Prozessen
MEG
- Elektrische Dipole lösen kleine Magnetfelder aus -> werden von hoch empfindlichen Detektoren gemessen (misst quasi das selbe wie EEG)
o Sehr teuer u muss abgeschirmt sein von Erdmagnetfeld
o Genauere Lokalisation möglich da magnetfeld nicht so stark durch Schädeldecke abgelenkt werden
PEripherphysiologische Messung
- Elektromyogramm (EMG) (Muskelspannung)
- Eye-Tracking (kamerabasiert) Elektrookulogramm(EOG) (Augenbewegung)
- Hautleitfähigkeit (Schweißdrüsenaktivität)
- Elektrokardiogram(EKG), Blutdruck, Phlethysmographie (Blutvolumen)
Visualisierung Hirnstruktur
Röntgenkontrast
Computertomografie (Viele Röntgenbilder)
MRT
Prinzip MRT
o Strukturelle Veränderungen, Läsionen und Aktivitätsveränderung (fMRT)
o Prinzip;
§ Atome (bes. Wasserstoff) = kleine ain alle Richtungen zufällig angeordnete Magnete
· Werden im MRT ungleich verteilt nach Nord o Süd ausgerichtet
· Radioimpuls ändert richtet alle Atome komplett gleich aus
· Nach Radioimpuls drehen sich die Atome wieder in ursprüngliche Nord-Süd verteilung
§ Mrt misst Zeit , bis Nord Süd Verteilung wieder erreicht ist (Relaxationszeit)
· Relaxationszeit unterschiedlich je nach Gewebeart
Prinzip fmrt
§ Misst Blutsauerstoffveränderung (BOLD-Signal)
· Neuronale aktivität benötigt viel Sauerstoff -> Sauerstoffreiches Blut in Hirnarealen, die bei best. Aufgabe benötigt werden (Indirekte messung neuronaler Aktivität)
§ Räumliche Auflösung; 1 Voxel =3x3x3mm
Schlechte Zeitliche Auflösung;
· fMRT Bild umfasst 2-3 Sekunden
· Kurzer Stimulus führt zu 20 Sekunden Langem Bold Signal (Blutfluss =träges Signal)
o Initial dip
o Overshoot (Überschuss an oxyg. -> Signal das interpretiert wird)
o Undershoot
Interpretation;
§ Auswertung durch statistischen Vergleich der MRT Werte -> ist ein Voxel aktiv oder nicht
· Führt auch schon per zufall zu Voxel Aktivität
· Immer Vergleich der Unterschiede(Kontraste) zweier Versuchsbedingungen -> kein Vergleich zu Ruhezustand sinnvoll (unterschiedlicher Sauerstoffverbrauch zw Hirnarealen im Ruhezustand )
MRT Variationen
Diffusions-Tensor Bildgebung
->Messung Diffusion Wassermoleküle= darst.Nervenbahnen
Magnetresonanzspektographie
-> Identifik chem. Substanzen (Glutamat,GABA)
- Nah-Infrarot- Spektroskopie (fNIRS)
o Misst Blutsauerstoffveränderung mit Infrarotlicht in Schädeldeckennähe (ähnlich fmrt)
§ Geringere räumliche Auflösung als MRT u nur oberflächennahe Gebiete
Positronen-Emmissions-Tomographie (PET)
o Radioaktive Substanz injiziert ->bindet an rezeptoren
§ Messung Radioaktiver Stärke versch. Hirnregionen
§ Hohe räumliche Auflösung, geringe zeitliche Auflösung
- Transkranielle Magnetstimulation(TMS)
o Kurzes starkes Magnetfeld lößt in oberen Kortexschichten Aktionspotentiale aus
§ Ermöglicht virtuelle Läsion (nicht invasiv /dauerhaft) -> kausale Kusammenhänge
Neuropsychologische Methode
o Fallstudien bei Patienten mit spezifischen Hirnschädigungen
§ Schäden sind oft Großflächig
Vergleich Patient vs Gesund oft unspezifische Effekte
- Neuropsychologische Diagnostik
o Individuelle Diagnostik von Funktionseinschränkungen , Beratung, Therapie, Verlausfskontrolle
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