Elektrophysiologie, EEG, MEG

• Beschädigung einer (örtlich begrenzten) Region des Gehirns

• durch Unfälle, OP Fehler, absichtlich (VTK)

• Bestimmung von Funktionen bestimmter Areale durch Vergleich gesunder Menschen + Menschen mit Läsion

• Voraussetzung: genaue Lokalisation Läsion

• TMS-Spule erzeugt Magnetfeld

• Magnetfeld führt zu Stromfluss im Gewebe

• Stromfluss führt zu Nervenstimulation

• Untersuchung kortikaler Funktionen (Stärke Magnetfeld nimmt mit Abstand ab)

• neurologische Diagnostik: messung motorischer Potenziale zur Beurteilung der kortikospinalen Überleitung

• psychiatrische Therapie: Modulation Regelkreise Depression

• Charakterisierung kortikaler Areale

• Verfahren —> aus 2D-Aufnahmen ein 3D Modell Gehirn durch errechnen

• stellt verschiedene Materialstrukturen grafisch dar —> Rückschluss auf anatomische Strukturen

• Röntgenstrahung gesundheitsschädlich

• ohne Einsatz Kontrastmittel Weichteilkontraste nicht gut messbar

• Einsatz in Grundlagenforschung selten

• Prinzip Kernspinresonanz —> Verwendung starker magnetischer Felder in Kombi mit Radiowellen

• Gewebe können aufgrunf unterschiedlicher Relaxationszeiten unterschieden und identifiziert werden

• —> ermöglicht räumlich hochaufgelöste Bilder des Gehirn und Rückschlüsse auf anatomische Strukturen

• spezielle Betrachtung des Blutsauerstoffgehaltes (BOLD Kontrast, blood oxygenation level dependence)

• aus erhöter Sauerstoffkonzentration wird auf höhere Stoffwechselaktivität geschlossen

• ermöglicht messung Aktivität verschiedener (auch tiefer gelegener) Hirnareale laufender neuronaler Prozesse

• zeitliche Verzögerung des BOLD-Signals

• Trade-off zwischen räumlicher Auflösung/ zeitlicher Auflösung/ Größe betrachteter Ausschnitt

• mit Hilfe MRT Diffusionsbewegungen von Wassermolekülen gemessen

• Richtungsabhängigkeit —> Rückschlüsse Verlauf großer Nervenbündel

• Diffusionsverhalten ändert sich bei Erkrankungen ZNS charakteristisch

• macht Verteilung schwach radioaktiver Kontratmittel sichtbar

• vor allem bei Stoffwechselaktivitäten eingesetzt

  • —> PET höhere räumliche Auflösung und bessere Sensitivität

• hohe Kosten

• gesundheitliche Belastung

• —> in Forschung nur selten eingesetzt

• optisch bildgebendes Verfahren

• misst auch veränderungen im O2 gehalt Blut

• infrarotes Licht kann biologisches Gewebe realtiv gut durchdringen —> wird von oxygenierten/ desoxygenierten Blut unterschiedlich absorbiert

Vor: geringere Kosten und bewegungseinschränkung als MRT

Nach: nur oberflächliche Gehirngebiete erfasst

• kognitive und neuronale Systeme erzeugen “Represantationen” der realen Welt

• mentale Representation ≠ neuronale Represenation (Aktivitätsmuster Neurone)

• —> keine 1:1 Zuordnung aber korrelativer Zusammenhang

• Ableitung AP Neurone mittels elektroden

• typsische Anwendung:

  • Aktivitätsmuster über die Zeit (Responsivität Neuron über Zeitabschnitt oder nach Stimulus)

  • Neuronale ‘tuning curves’ (Responsivität eines Neuronas auf verschiedene Stimuli)

• erfasst mit Elektroden auf Kopfhaut Spannungsunterschiede die auf Aktivität Neurone in bestimmten Regionen schließen lassen

• —> misst nicht direkt AP

  • postsynaptische Potenziale führen in der Summe zur Bildung von Dipolen die auf Kopfhaut gemessen werden können

Vor: günstig, gute zeitliche Auflösung

Nach: auswertung erfordert Fachwissen/Erfahrung, schlechtere räumliche Auswertung, hauptsächlich Messungen der kortikalen Oberflächen

• gemessen werden Amplituden und realtiver Anteil von Frequenz

• Indikator tonischer Aktivität

• gibt Aufschluss über globale Aktivierungszustände (Aufmerksamkeit, Bewusstsein, Aktivierung, Wachheit, Schlafstadien)

• Summation Daten verschiedener Durchgänge

• Charalteristika: Apmlitude, Latenz, Skalpverteilung

• misst phasische Aktivität die Hinweise liefert über kurzzeitige Veränderungen aufgrund externer/ interner Reize

• besonders oft eingesetzt:

  • Sinneswahrnehmung, Zeitwarnehmung, Aufmerksamkeitsprozessen, motorische Reaktionen

• misst Magnetfelder auf Oberfläche der Kopfhaut, die auf Änderung der Muster neuronaler Aktivität zurückgehen

• Funktion:

  • magnetisch isolierter Raum + statisches Magnetfeld, dass Magnetfeld der Erde ausgleicht

  • Messung mittels SQUIDS -> Spulen die Spannung je nach Stärke Magnetfeld erzeugen

  • aus Spannungsunterschied zwischen einzelnen SQUIDS lässt sich genaue Quelle+Stärke Magnetfeld berechnen -> ermöglicht Lokalisation neuronaler Aktivität

• Ursprung gemessenes Signal eng verwandt EEG

• gute zeitliche Auflösung/ schlechte räumliche (besser als EEG)

• mist nur tangentiale Felder (Aktivität in Sulci nicht in Gyri)