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Methoden der Biopsychologie Biologische Psychologie 02 Methoden der Biopsychologie Franziska Leimeister-Kunst 1  Methoden der Biopsychologie Gliederung 1. Bildgebende Verfahren 2. Stimulationsverfahren 3. Elektroph...

Methoden der Biopsychologie Biologische Psychologie 02 Methoden der Biopsychologie Franziska Leimeister-Kunst 1  Methoden der Biopsychologie Gliederung 1. Bildgebende Verfahren 2. Stimulationsverfahren 3. Elektrophysiologische Verfahren 4. Weitere Physiologische Maße 2  Methoden der Biopsychologie 1. Bildgebende Verfahren https://www.roentgenfilmentsorgung.de/wiki/roentgenbild/ 3  Methoden der Biopsychologie Bildgebende Verfahren Computertomographie (CT) Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Magnetresonanztomographie (MRT) - Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Diffusion-Tensor-Bildgebung (DTI) 4  Methoden der Biopsychologie Bildgebende Verfahren Computertomographie (CT) 5  Methoden der Biopsychologie Bildgebende Verfahren Computertomographie (CT) Basiert auf einem Röntgenverfahren 6  Was ist Röntgen? Bildgebende Verfahren Röntgen Röntgenstrahlung entdeckt 1895 durch Conrad Röntgen („X-Strahlen) Gängige Röntgenaufnahme nicht nutzbar um Gehirn zu visualisieren Eignet sich um Strukturen zu untersuchen die sich stark von ihrer Umgebung https://www.br.de/kinder/entdeckung-der-roentgenstrahlen-medizinischer-durchblick-durchleuchten-100.html abgrenzen Schlegel W. (2002) Physikalische Grundlagen der Röntgendiagnostik. In: Schlegel W., Bille J. (eds) Medizinische Physik 2. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642- 56259-4_6 7 Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie  Was ist Röntgen? Bildgebende Verfahren Röntgen Röntgenkontrastuntersuchung − Kontrastmittel wird injiziert, dadurch wird die Röntgenstrahlung stärker/schwächer absorbiert als das benachbarte Gewerbe Cerebrale Angiographie − Kontrastmittel wird in die Cerebrale Arterie infundiert − Nützlich zur Lokalisierung von vaskulärer Schädigung Schlegel W. (2002) Physikalische Grundlagen der Röntgendiagnostik. In: Schlegel W., Bille J. (eds) Medizinische Physik 2. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642- 56259-4_6 8 Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie  CT Bildgebende Verfahren Computertomographie (CT) Basiert auf Röntgenverfahren „Röntgenröhrenkarussell“ Aufnahmen auf mehreren horizontalen Ebenen die kumuliert eine dreidimensionale Darstellung zulassen Alkhadi et al.,2011. Wie funktioniert CT? Eine Einführung in Physik, Funktionsweise und klinische Anwendungen der Computertomographie. Springer: Heidelberg Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie 9  CT Bildgebende Verfahren Computertomographie (CT) Wird manchmal auf CAT Scan genannt CCT = Kraniales CT Relativ schnelles Verfahren Diagnostik von z.B Schlaganfall Birgt Strahlenbelastung Alkhadi et al.,2011. Wie funktioniert CT? Eine Einführung in Physik, Funktionsweise und klinische Anwendungen der Computertomographie. Springer: Heidelberg Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie 10  CT Bildgebende Verfahren Computertomographie (CT) Ablauf Proband*innen werden in den CT geschoben Manchmal Applikation von Kontrastmittel (intravenös/oral) Beginn des CT Scans Alkhadi et al.,2011. Wie funktioniert CT? Eine Einführung in Physik, Funktionsweise und klinische Anwendungen der Computertomographie. Springer: Heidelberg Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie 11  PET Bildgebende Verfahren Positronen-Emissions-Tomographie (PET) 12  PET Bildgebende Verfahren Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Methode der Nuklearmedizin Basiert auf Radioaktivität Macht Verteilung einer schwach radioaktiv markierten Substanz (Radiopharmakon) im Organismus sichtbar Volz, H.-P., Meisenzahl, E. (2005). Bildgebende Verfahren. In Möller, H.-J., Laux, G., Kampfhammer, H.-P. Psychiatrie und Psychotherapie, (2. Aufl., S. 487-509). Springer Verlag: Heidelberg 13  PET Bildgebende Verfahren Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Ablauf Gabe des Radiopharmakons z.B durch Armvene Wartezeit, bis die Substanz vom Körper verstoffwechselt wird bzw. an die Zielstruktur gebunden hat Beginn des PET-Scans Volz, H.-P., Meisenzahl, E. (2005). Bildgebende Verfahren. In Möller, H.-J., Laux, G., Kampfhammer, H.-P. Psychiatrie und Psychotherapie, (2. Aufl., S. 487-509). Springer Verlag: Heidelberg 14  PET Bildgebende Verfahren Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Einsatz schwach radioaktiv markierter Substanz (Radiopharmakon) = Tracer − Häufig Flurdesoxyglukose (FDG) wikipedia.de FDG sammelt sich an aktiven Neuronen oder assoziierten Astrocyten an bis sie nach und nach zerfallen Volz, H.-P., Meisenzahl, E. (2005). Bildgebende Verfahren. In Möller, H.-J., Laux, G., Kampfhammer, H.-P. Psychiatrie und Psychotherapie, (2. Aufl., S. 487-509). Springer Verlag: Heidelberg Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie 15  PET Bildgebende Verfahren Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Was passiert bei dem Zerfall? Entstehung von zwei Energieteilchen (= Gamma-Quanten), die in einem Winkel von fast genau 180° auseinanderfliegen Geringe Menge der injizierten Substanz tritt aus dem Körper als Strahlung aus und diese kann mittels Detektoren gemessen werden Die beiden Teilchen können gleichzeitig registriert werden und damit ist eine exakte Ortsauflösung ermöglicht wird Volz, H.-P., Meisenzahl, E. (2005). Bildgebende Verfahren. In Möller, H.-J., Laux, G., Kampfhammer, H.-P. Psychiatrie und Psychotherapie, (2. Aufl., S. 487-509). Springer Verlag: Heidelberg Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie 16  PET Bildgebende Verfahren Positronen-Emissions-Tomographie (PET) liefert ein Abbild der Stärke der Radioaktivität (sichtbar durch eine Farbkodierung) in horizontaler Ebene des Gehirns "Farbige Karte" des Gehirns Anwendung um z.B Verteilung bestimmter Stoffe/Moleküle im Gehirn sichtbar zu machen z.B. Neurotransmitter Volz, H.-P., Meisenzahl, E. (2005). Bildgebende Verfahren. In Möller, H.-J., Laux, G., Kampfhammer, H.-P. Psychiatrie und Psychotherapie, (2. Aufl., S. 487-509). Springr Verlag: Heidelberg Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie 17  PET Bildgebende Verfahren Positronen-Emissions-Tomographie (PET) http://www.klinikum.uni-muenchen.de/Klinik-und-Poliklinik-fuer-Nuklearmedizin/de/diagnostik/pet-folder/index.html CT Scan PET Scan https://www.youtube.com/watch?v=yrTy03O0gWw Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie 18  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) 19  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) sehr starke Magnetfelder sowie magnetische Wechselfelder im Radiofrequenzbereich basiert physikalisch auf den Prinzipien der Kernspinresonanz hochauflösende räumliche Aufnahmen − Deutlichere Scans als CT kann drei-dimensionale Bilder produzieren 20  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) https://www.youtube.com/watch?v=IF6CMrjGNN4 21  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) Eine sehr wichtige Methoden der Neurowissenschaft Keine Röntgenstrahlung, Radioaktive Substanz oder Kontrastmittel nötig https://www.310klinik.com/diagnostische-interventionelle-radiologie/mrt-technik/ Schneider, F. & Fink, G.R. (2007). Funktionelle MRT in Psychiatrie und Neurologie. Springer Medizin Verlag: Heidelberg Pinel, Barnes &Pauli, 2019. Biopsychologie 22  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) Kommissuren für die Bildgebung CA: Commisura anterior CP: Commisura posterior Definieren die CA-CP-Achse und legen die horizontale Schnittebene fest Orthogonal zur CA-CP-Achse verläuft die VCA Linie Die VCA Linie definiert die vertikofrontale Linie CA-CP-Achse und VCA Linie bilden eine Hirnkoordinatensystem (x,y,z) Schneider, F. & Fink, G.R. (2007). Funktionelle MRT in Psychiatrie und Neurologie. Springer Medizin Verlag: Heidelberg 23  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) Wie funktioniert das MRT? Kernspin = Eigendrehimpuls eines Protons um seinen eigenen Schwerpunkt z.B ein Wasserstoff-Proton Es hat eine positive Ladung und einen magnetischen Moment und so entsteht ein Magnete, Spins und Resonanzen, Siemens AG, 2003 messbar magnetisches Feld 24  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) 25  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) Die Protonen zeigen normalerweise in verschiedenste Richtungen, sodass sich die Wirkung der einzelnen Magnetfelder gegenseitig aufhebt Durch den Magnet (im MRT) richten sich die Protonen jedoch entlang des Wasserstoff-Protone in einem Magnetfeld Magnetfelds aus (in parallele und antiparallele Richtung) 26  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) Die Protonen fangen durch das äußere Magnetfeld an zu taumeln (wie ein Kreisel) Die Geschwindigkeit mit der ein Spin um eine äußere Feldrichtung taumelt = Präzessionsfrequenz Präzessionsfrequenz von Spins = Larmorfrequenz Larmorfrequenz ist ein Hochfrequenz-Impuls (HR) 27  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) Durch den Hochfrequenz-Impuls (HR) fangen einige der Protone an um 180° zu kippen Der resultierende Vektor kippt dann um 90° und dreht sich auf der XY-Ebene T1 T2 Relaxation Relaxation 28  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) Verschiedene Gewebearten zeigen unterschiedliche Relaxationszeiten Pabst, 2013 29  MRT Bildgebende Verfahren Das MR-Signal entsteht durch die kreisenden Vektoren in der XY-Ebene, angeregt durch die eingestrahlten HF-Impulse erst verstärkt sich das Signal, da phasengleich sobald das Signal aus außer Phase gerät, verringert sich das Gesamtsignal wieder, bis es nicht mehr messbar ist Dieses Gesamtsignal kann gemessen werden und ist abhängig von der Relaxationszeiten (T1 , T2) 30  MRT Bildgebende Verfahren Das MR-Bild Und wo kommt jetzt das Bild her? der Bildkontrast ist abhängig von der T1- Gewichtung (Repetitionszeit) und der T2-Gewichtung (Echozeit) die Schicht muss mehrmals angeregt und gemessen werden, um ein MR-Bild http://www.idr.med.uni-erlangen.de/vhb/KursMRT.htm zu erzeugen Schneider, F. & Fink, G.R. (2007). Funktionelle MRT in Psychiatrie und Neurologie. Springer Medizin Verlag: Heidelberg 31  MRT Bildgebende Verfahren MRT Nochmal kurz erklärt 32  MRT Bildgebende Verfahren Das MR-Bild Einblick ins Labor 33  MRT Bildgebende Verfahren MRT Der MRT wird durch Helium auf -270°C heruntergekühlt, damit die Magnetspulen supraleitfähig werden, das heißt der elektrische Strom kann ohne Widerstand durch sie hindurchfließen kann, wodurch die Erzeugung sehr starker Magnetfelder möglich wird Aber was tun im Notfall? 34  MRT Bildgebende Verfahren MRT Quench! "Unter Quench (englisch to quench für abfangen, löschen, tilgen) versteht man den plötzlichen Übergang eines Supraleiters vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand infolge Überschreitung der Sprungtemperatur" Helium wird abgelassen 35  MRT Bildgebende Verfahren Magnetresonanztomographie (MRT) Ablauf Zu untersuchende Person auf Metall am Körper inspizieren − Genaue Vorbefragung nach möglichem Implantaten, Retainern, Piercings, Tattoos etc. Der zu untersuchenden Person Kopfhörer/Ohrstöpsel anlegen − Der MRT ist sehr laut! Bis über 100 dB (wie Presslufthammer) Kopfspule befestigen In den MRT fahren und Scan starten https://www.roentgen-institut.ch/mri-gehirn/ 36  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Einsatz des MRT um funktionelle Aufnahmen vom Gehirn zu generieren Stellt nicht direkt neuronal Aktivität des Gehirns dar, sondern das BOLD-Signal Der Zusammenhang zwischen BOLD-Signal und neuronaler Aktivität ist komplex 37  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Gemessen wird die magnetische Stärke des Hämoglobins im Blut Das eisenhaltige Hämoglobin transportiert Sauerstoffproteine Hat das Hämoglobin Sauerstoff gebunden (oxygeniert), ist es unterschiedlich stark magnetisch im Vergleich zu nicht Sauerstoff gebundenem Hämoglobin (deoxygeniert) Karnath, H.-O., Thier, P. (2012). Kognitive Neurowissenschaften.(3. Aufl., S. 11-16). Springer Verlag: Heidelberg Hillman E. M. (2014). Coupling mechanism and significance of the BOLD signal: a status report. Annual review of neuroscience, 37, 161–181. https://doi.org/10.1146/annurev-neuro-071013-014111 38  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Das BOLD-Signal Überkompensation = blood-oxygen-level-dependent signal Neuronale Aktivität erhöht den Sauerstoffverbrauch und zur Kompensation wird mehr Blut in aktive Regionen gepumpt Erhöhter Sauerstoffgehalt verändert magnetische Eigenschaften des Blutes Sauerstoffverbr Grundlage des BOLD-Signals Erhöhter Sauerstoff- verbrauch erhöhter Zufluss auch und Blutzufluss von oxygeniertem Blut fallen temporär (Überkompensation) unter Baseline Karnath, H.-O., Thier, P. (2012). Kognitive Neurowissenschaften.(3. Aufl., S. 11-16). Springer Verlag: Heidelberg 39 Gauthier, C.J., Fan, A.P. (2019). BOLD signal physiology: Models and applications, NeuroImage, 187,116-127.  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Kann beispielsweise funktionelle Konnektivität oder Konnektivitätsveränderungen untersuchen Untersuchung von funktionellen Netzwerken 40  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Funktionelle Netzwerke Funktionelle Netzwerke sind Ansammlungen von Gehirnregionen mit stark korrelierter Aktivität sowohl im Ruhezustand als auch während kognitiver Aufgaben, und es wird angenommen, dass jedes Netzwerk einen anderen Aspekt der Kognition implementiert Sylveser et al. (2012) Sylvester, C. M., Corbetta, M., Raichle, M. E., Rodebaugh, T. L., Schlaggar, B. L., Sheline, Y. I., Zorumski, C. F., & Lenze, E. J. (2012). Functional network dysfunction in anxiety and anxiety disorders. Trends in Neurosciences, 35(9), 527-535. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.tins.2012.04.012 41  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Neuronale Netzwerke Sylvester, C. M., Corbetta, M., Raichle, M. E., Rodebaugh, T. L., Schlaggar, B. L., Sheline, Y. I., Zorumski, C. F., & Lenze, E. J. (2012). Functional network dysfunction in anxiety and anxiety disorders. Trends in Neurosciences, 35(9), 527-535. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.tins.2012.04.012 42  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) Effekt von Kognitiver Verhaltenstherapie (CBT) bei Zwangsstörungen (OCD) auf die Netzwerkkonnektivität Untersuchen Konnektivitätsveränderungen in resting-state MRI Daten von Patient*Innen mit Zwangsstörung vor und nach der Behandlung durch Kognitive Verhaltenstherapie 43  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (MRT) Moody, T., Morfini, F., Cheng, G. et al. (2017). Mechanisms of cognitive-behavioral therapy for obsessive-compulsive disorder involve robust and extensive increases in brain network connectivity. Transl Psychiatry 7. https://doi.org/10.1038/tp.2017.192 44  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (MRT) In acht Netzwerken konnte eine Zunahme an Konnektivität nach der Behandlung gefunden werden Stärkste Zunahme an Konnektivität zwischen dem Cerebellum und Caudate/Putamen, sowie zwischen dem Cerebellum und dorsolateralem/ventrolateralen präfrontalen Kortex Eine Zunahme der Konnektivität korrelierte negativ mit Zwangsverhalten Moody, T., Morfini, F., Cheng, G. et al. (2017). Mechanisms of cognitive-behavioral therapy for obsessive-compulsive disorder involve robust and extensive increases in brain network connectivity. Transl Psychiatry 7. https://doi.org/10.1038/tp.2017.192 45  fMRT Bildgebende Verfahren Funktionelle Magnetresonanztomographie (MRT) Welche Kritik gibt es zu fMRT Studien? Artikel „DeadSalmonStudy“ 46  DTI Bildgebende Verfahren Diffusion-Tensor-Bildgebung (DTI) 47  DTI Bildgebende Verfahren Diffusion-Tensor-Bildgebung (DTI) In Kombi mit MRT angewandt, um Faserbündel (Kommissuren und Assoziationsbahnen) im Gehirn sichtbar zu machen Mithilfe spezieller starker Magnetfeldgradientenpulse wird das MR-Signal empfindlich für mikroskopische- Bewegungen der Wassermoleküle https://www.youtube.com/watch?v=Be51OqnBbdc Anwendung z.B in Schlaganfall-Diagnostik, Erforschung von Morbus Alzheimer, Schizophrenie, Enzephalopathie https://www.springermedizin.de/grundlagen-und-technik-der-diffusionsgewichteten-mr-bildgebung-u/8071748 48 2. Stimulationsverfahren https://www.neuropsychiatrie.ch/rtms 49  TMS 2. Stimulationsverfahren Transkraniale Magnetstimulation 50  TMS Stimulationsverfahren Transkraniale Magnetstimulation basiert auf Magnetfeldern die Aktionspotenziale auslösen (non-invasiv) Bereiche des Gehirns können sowohl stimuliert als auch gehemmt werden Anwendung u.a. bei der Behandlung von Depressionen, chronischen Schmerzen, Schizophrenie https://www.youtube.com/watch?v=pfy0t5Yapco Pridmore, S., Oberoi, G., Marcolin, M., & George, M. (2005). Transcranial Magnetic Stimulation and Chronic Pain: Current Status. Australasian Psychiatry, 13(3), 258–265. Loo, C.K., Mitchell, P. B. (2005). A review of the efficacy of transcranial magnetic stimulation (TMS) treatment for depression, and current and future strategies to optimize efficacy, Journal of Affective Disorders, 88(3), 255-267, 51 Grätzel, P. Deutsche S3-Leitlinie Schizophrenie: Die rTMS ist jetzt "offiziell". InFo Neurologie 22, 55 (2020). https://doi.org/10.1007/s15005-020-1316-3  Elektrophysiologische Verfahren 3. Elektrophysiologische Verfahren 52  Elektrophysiologische Verfahren Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Magnetenzephalografie (MEG) 53  Elektrophysiologische Verfahren Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) 54  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Misst die elektrische Aktivität des Gehirns und stellt dieses grafisch dar Ein Signal entsteht, wenn eine große Anzahl von Neuronen im Gehirn zur gleichen Zeit die gleichen Veränderungen der Spannungsdifferenz zeigen (Aktionspotenzial) Luck, Steven J. (2014). An Introduction to the Event-related potential technique. Cambridge: THE MIT Press. Birbaumer & Schmidt, 2010 55  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Während der Potenzialveränderung wird das Membranpotenzial kurzfristig positiv Im Normalzustand ist das Membranpotenzial negativ Die Spannungsschwankungen werden vom EEG registriert Bear, Connors & Paradiso (2014) 56  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) https://www.pressebox.de/pressemitteilung/brain-products/Offizielle-Patentierung-der-EEG-Haube-actiCAP-rueckt-naeher/boxid/336990 https://www.medicalexpo.de/prod/brain-products/product-67901-718266.html 57 https://www.nudz.cz/en/research-programmes/rp6-brain-electrophysiology/photo-gallery/  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Das internationale 10:20 System Internationales System zur Elektrodenplatzierung Rechtslateral: Gerade Zahlen Linkslateral: Ungerade Zahlen https://www.brainlatam.com/manufacturers/easycap/extended-1020-system-with-30-channels-191 58  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Was misst das EEG? Gemessen wird grundsätzlich der sich verändernde Spannungsunterschied zwischen den Datenelektroden und einer Groundelektrode 59  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Ground Elektrode Wichtig für das EEG Signal aber auch für Sicherheit der Versuchsperson (=Schutzschirm) Referenz Elektrode Wird z.B hinterm Ohr platziert (Region "frei" von Hirnsignal) Beim EEG wird die Potentialdifferenz zw. Datenelektroden und der Referenz Elektrode gemessen 60  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Gemessene Spannung am Schädel ist sehr klein..... 5 bis 100 µV (1 Mikrovolt = 1 Millionstel Volt) -> Einsatz eines Differenzverstärkers Verstärkung des Signals um einen Faktor zwischen 1.000 und 100.000 Luck, Steven J. (2014). An Introduction to the Event-related potential technique. Cambridge: THE MIT Press. https://brainvision.com/products/brainamp-dc/ 61  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Artefakte können das EEG Signal stören z.B durch Augenbewegungen -> Electrooculogramm (EOG) Elektroden vertikal zum Auge für Augenblinzler Elektroden horizontal zum Auge für Augenbewegungen 62  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Analyse von EEG Signal Beispiele Ereigniskorrelierte Potenziale Frequenzanalyse Time-Frequency-Analyse 63  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Ereigniskorrelierte Potenziale = Event related potentials (ERPs) Potentiale die im Zusammenhang mit einem Event stehen Bildung der gemittelten Amplitude über alle Trails hinweg für ein Event 64  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Ereigniskorrelierte Potenziale Namen von EKPs ergeben sich aus der Polarität (positiv/negativ) und der Reihenfolge ihres Auftretens bzw des Zeitpunktes z.B. P300 (P3), N100 (N1), N170 Gibt aber auch Ausnahmen z.B. LPP, SPN, FRN 65  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Ereigniskorrelierte Potenziale Das Odball-Paradigma 66  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Ereigniskorrelierte Potenziale Präsentation von "X" und "O" Buchstaben "X" wird regelmäßig präsentiert und "O" unregelmäßig Die unregelmäßige "O"s resultieren in einer stärkeren P3 67  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Ereigniskorrelierte Potenziale Luck, Steven J. (2014). An Introduction to the Event-related potential technique. Cambridge: THE MIT Press. 68  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Analyse von EEG Signal Beispiele Ereigniskorrelierte Potenziale Frequenzanalyse Time-Frequency-Analyse 69  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Frequenzanalysen EEG Signal enthält rhythmische Aktivität Diese rhythmische Aktivität weißt verschiedene Frequenzen auf Frequenz ist die Schnelligkeit einer Oszillation Eine Oszillation mit 4 Hz = 4 Cycles pro Sekunde Cohen, M. X., & Grafman, J. (2014). Analyzing Neural Time Series Data : Theory and Practice. MIT Press. http://ebookcentral.proquest.com/lib/bham/detail.action?docID=3339728 Pevzner, A., Izadi, A., Lee, D. J., Shahlaie, K., & Gurkoff, G. G. (2016). Making Waves in the Brain: What Are Oscillations, and Why Modulating Them Makes Sense for Brain Injury [Review]. Frontiers in Systems Neuroscience, 10(30). https://doi.org/10.3389/fnsys.2016.00030 70  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Frequenzanalysen Powerspektrum 71  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Frequenzanalysen Erhalten lediglich Informationen über die vorhanden Frequenzen in EEG Signal Time-Frequency-Analysen geben sowohl Informationen über Frequenzen als auch über die Zeit 72  EEG Elektrophysiologische Verfahren Elektroenzephalographie (EEG) Time-Frequenz-Analysen 73  MEG Elektrophysiologische Verfahren Magnetenzephalographie (MEG) 74  MEG Elektrophysiologische Verfahren Magnetenzephalographie (MEG) Messung magnetischer Signale des Gehirn Magnetisches Signal wird durch die elektrischen Ströme aktiver Neuronen verursacht Magnetisches Signal induziert elektrische Spannung in den Messspulen des MEGs Magnetisches Signal hat die Einheit Femotesla (fT) = Pollok, B. & Schnitzler, A. (2010). Grundlagen und Anwendung der Magnetenzephalographie, Das Neurophysiologie-Labor,32(2) 75  MEG Elektrophysiologische Verfahren Magnetenzephalographie (MEG) Magnetically shielded room (MSR) Bestehend aus Aluminiumschichten und ferromagnetischen Schichten schirmt vor Störsignalen aus der Umwelt ab Ettl, S. et al. (2014). Management of head motion during MEG recordings with Flying Triangulation.Conference: Annual Meeting of DGaO Kim, J. A. & Davis, K. D. (2021). Magnetoencephalography: physics, techniques, and applications in the basic and clinical neurosciences. Journal of Neurophysiology 125(3), 938-956. 76  MEG Elektrophysiologische Verfahren Magnetenzephalographie (MEG) Kaplan R, Doeller CF, Barnes GR, Litvak V, Düzel E, et al. (2012) Movement-Related Theta Rhythm in Humans: Coordinating Self-Directed Hippocampal Learning. PLOS Biology 10(2) Garagnani, M., Shtyrov, Y., & Pulvermuller, F. (2009). Effects of attention on what is known and what is not: MEG evidence for functionally discrete memory circuits [Original Research]. Frontiers in Human Neuroscience, 3(10). https://doi.org/10.3389/neuro.09.010.2009 77 4. Weitere physiologische Maße https://www.t-online.de/gesundheit/id_74855646/die-pupille-und-welche-funktion-sie-im-auge-uebernimmt.html 78  Pupillometrie Weitere physiologische Maße Pupillendurchmesser/ Augenbewegungen 79  Pupillometrie Weitere physiologische Maße Pupillometrie Pupillenreaktion wird beeinflusst durch − Optische Reflexe (z.B Licht oder Distanz) − Kognitive Prozesse (z.B Aufmerksamkeit, Gedächtnis) − Emotionale Prozesse (z.B Furcht "Fight or Flight Response) Laeng, B., & Alnaes, D. (2019). Pupillometry. In C. Klein & U. Ettinger (Eds.), Eye Movement Research: An Introduction to its Scientific Foundations and Applications (pp. 449-502). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-20085-5_11 80  Pupillometrie Weitere physiologische Maße Pupillometrie Miosis = Zusammenziehen der Pupille durch den Musculus sphincter pupillae - Wird innerviert durch parasympathische Erregung Mydriasis = Erweiterung der Pupille durch den Musculus dilatator pupillae - Wird innerviert durch Sympatische Erregung Laeng, B., & Alnaes, D. (2019). Pupillometry. In C. Klein & U. Ettinger (Eds.), Eye Movement Research: An Introduction to its Scientific Foundations and Applications (pp. 449-502). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-20085-5_11 81 Smith P.G. (2009) Neural Regulation of the Pupil. In: Binder M.D., Hirokawa N., Windhorst U. (eds) Encyclopedia of Neuroscience. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-29678-2_3799  Pupillometrie Weitere physiologische Maße Pupillometrie Beobachten Sie Ihre Pupille bei: Hell vs Dunkel Nahe Objekte vs Weite Objekte Matheaufgaben oder Stroop Test Beim Denken an etwas aufregendes Beim Denken an Helligkeit und Dunkelheit Laeng, B., & Sulutvedt, U. (2014). The Eye Pupil Adjusts to Imaginary Light. Psychological Science, 25(1), 188–197. 82  Pupillometrie Weitere physiologische Maße Pupillometrie Messung des Pupillendurchmessers Aufzeichnung der Pupillengröße für rechtes und linkes Auge Mittelwert der Pupillengröße aus rechtem und linkem Auge Mittelwert für jede Bedingung 83  Pupillometrie Weitere physiologische Maße Pupillometrie Wiemer, J., Leimeister, F., Pauli, P. (2021). Subsequent memory effects on event-related potentials in associative fear learning. Social Cognitive and Affective Neuroscience, 16(5),525–536 84  Pupillometrie Weitere physiologische Maße Pupillometrie Messung des Augenbewegung M. Jiang, S. M. Francis, D. Srishyla, C. Conelea, Q. Zhao and S. Jacob, "Classifying Individuals with ASD Through Facial Emotion Recognition and Eye-Tracking," 2019 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 85 2019, pp. 6063-6068, doi: 10.1109/EMBC.2019.8857005.  Weitere physiologische Maße Weitere physiologische Maße Messung der Hautleitfähigkeit 86  Weitere physiologische Maße Weitere physiologische Maße Messung der Hautleitfähigkeit Messung der elektrodermalen Aktivität (Widerstands- und Spannungsänderungen der Haut reflektiert sowohl emotionale als auch kognitive Aktivität Messung über Elektroden, meistens an der Handinnenfläche oder Fingern 87  Weitere physiologische Maße Weitere physiologische Maße Messung der Hautleitfähigkeit Barreda-Ángeles, M. et al. (2014). "How visual discomfort affects 3DTV viewers' emotional arousal," 2014 3DTV-Conference: The True Vision - Capture, Transmission and Display of 3D Video (3DTV-CON) VRANA, S.R. (1995), Emotional modulation of skin conductance and eyeblink responses to a startle probe. Psychophysiology, 32: 351-357. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.1995.tb01217.x 88  Weitere physiologische Maße Weitere physiologische Maße Es gibt noch mehr… Elektrokardiogramm (EKG) Startle Response Nervus Vagus Stimulation (NVS) …… 89  Das war´s Vielen Dank für die Aufmerksamkeit 90