7 EEG 1

Die Entwicklung der Technik reicht weit bis ins späte 18. Jahrhundert,

• beginnend mit den italienischen Physiologen Galvani, Fontana, Caldani, und Rolando)

• endend mit Richard Caton, bevor Berger auf die Bühne tritt.

Großhirnrinde

• sehr kleiner Wertebereich von 1 bis 200 μV (millionstel Volt),

• mit hoher zeitlicher Auflösung.

Die hohe zeitliche Auflösung ist mit einer räumlichen Ungenauigkeit verbunden, da das EEG außerhalb des Gehirn abgeleitet wird.

Daher muss eine synchrone Aktivität von großen Zellverbänden vorliegen, um ein Signal messen zu können.

• Zusätzlich ist die spezifische kortikale Architektur notwendig für die Messung des EEG.

• Dies ist der Fall für die synchrone Aktivität postsynaptischer Potenziale.

• Neuronen erhalten und senden Information basierend auf der Änderung ihrer elektrischen Eigenschaften.

• Neuronale Aktivität ist mit der Bewegung von geladenen Teilchen verbunden.

• Nur die synchrone Aktivität von großen Neuronenverbänden produziert an der Kopfoberfläche messbare elektrische Aktivität.

Exzitatorische- und inhibitorische postsynaptische Potenziale

Postsynaptische Potenziale sind die Basis des EEG- Signals

• Gliazellen (Astrozyten) tragen zu langsamen Teilchenverschiebung bei und damit auch zum EEG- Signal.

• Der genaue Einfluss ist noch nicht geklärt.

• Kortikale Pyramidenzellen mit ihrer senkrechten Ausrichtung zur Kortexoberfläche bilden Grundlage für das Signal.

• Ausschüttung inhibitorischer/exzitatorischer Transmitter an apikalen Dendriten führt zu einem Einfluss von Ladung in die postsynaptischen Dendriten.

• Dies führt zu einer Netto-Positivierung/Negativierung außerhalb der Zellen.

• Der Strom fließt durch die Zelle und schließt den Kreislauf

• Außerhalb des Hirnvolumens kann kein Ladungsträger wandern.

• Es entstehen Kondensatoren zwischen den unterschiedlichen Volumina (Hirn, Hirnhäute, CSF, Kopfhaut)

1. große Populationen von Neuronen

2. mit identischer Orientierung zur Kortexoberfläche

3. synchron aktiv sein.

Das ist nur für die apikalen Dendriten kortikaler Pyramidenzellen der Fall.

… keinen klaren Dipol.

• Das EEG-Signal ist das Resultat elektrischer Aktivität großer Kolumnen kortikaler Neurone.

• Das EEG misst Feld-Potenziale, die das Resultat postsynaptischer Aktivität darstellen (NICHT Aktionspotenziale).

• Gliazellen tragen zum gemessenen EEG-Signal bei, vorrangig zu langsamen Potenzialverschiebungen.

• Aufgrund von Volumenleitung tragen viele lokale Synchronisationen zum gemessenen Signal einer Elektrode bei.

• Spontanes EEG ist eine komplexe Mischung unterschiedlicher Frequenzen mit abgrenzbarer Topographie.

• Abgrenzbare Frequenzen gehen mit spezifischen Funktionen einher (physiologisch, kognitiv...).

• Assoziiert mit Tiefschlafphasen (3 and 4 NREM), auch als slow-wave sleep (SWS) bekannt.

• Tritt häufig in Zusammenhang mit einem K-Komplex auf (tritt kurz vor Delta auf).

• Stimuliert die Ausschüttung von Hormonen, einschließlich des growth hormone releasing hormone‘ (GHRH) undProlactin (PRL).

• Beteiligt bei Gedächtniskonsolidierung, sonst keine bekannten kognitiven Korrelate.

• Kortikale Theta-Oszillationen können im Übergang von Schlaf- zu Wachphasen beobachtet werden und während entspannter Wachphasen.

• Theta steht mit kognitiven Funktionen in Zusammenhang:

• reflektiert ‘on-line’ Zustand des Hippocampus,

• und/oder die Bereitschaft einkommende Signale zu verarbeiten,

• indiziert zunehmende kognitive Beanspruchung über frontalen Arealen.

• Alpha-Rhythmus zwischen 8 und 12 Hz ist am stärksten über posterioren Arealen ausgeprägt.

• Kann am besten bei geschlossenen Augen in entspanntem Zustand beobachtet werden.

• Alpha-blocking indiziert Aufmerksamkeit.

• Beobachtbar auch in Primaten und Hunden.

• Kortikaler Ursprung mit thalamischer Schrittmacherfunktion.

• Beta-Rhythmus mit 13 bis 30 Hz am stärksten über frontalen Arealen ausgeprägt aber auch an anderen Elektroden messbar.

• Indiziert mentale oder physische Aktivität.

• Auch ‘desynchronisiertes’ EEG genannt.

• 40 Hz ist die ‘prototypische‘ Gamma-Frequenz.

• Wahrscheinlich ein Indikator für ‘feature-binding’ in

visuellen Arealen.

• Bezug zu ‚Bewusstsein‘ über Aufmerksamkeitszuwendung.

• Korreliert mit transzendentalen Bewusstseinszuständen in Tibetanischen Mönchen während Meditation

• Um Polarisierungseffekte zu vermeiden werden i.d.R. Ag/AgCl-

Elektroden verwendet.

• Ableitstellen direkt auf der Haut können mit Alkohol gereinigt werden.

• Ableitstellen unter einer Haube (im Haarbereich) können mit abrasiver Paste gereinigt werden um die oberste Fettschicht sowie Hornhaut zu entfernen.

• Entweder mit stumpfer Nadel oder mit Einweg-Skalpellen.

• Da das EEG-Signal relativ niedrig ist, spielen Artefakte eine störende Rolle

• tote Kanäle

• Netzbrummen

• Augenbewegungen,

• Muskelpotenziale

• EKG-Einstreuungen.