Post on 06-Apr-2015
Das EEG 1
Methoden der biologischen Psychologie
Das EEG
Birbaumer und Schmidt Kapitel 20.4 und 20.5
und
Hagemann: EEG_Genese.pdf
Das EEG 2
Übersicht
Die Messung des EEG Labor Verstärker Elektroden Elektrodenplazierung Referenz
Das Spontan-EEG Artefaktkontrolle Frequenzbänder Beispiel: Schlaf-EEG
Genese des EEG Eigenstudium,
Ereigniskorrelierte Potentiale Mittelung Komponenten Funktionale Bedeutung Langsame Potentiale
Das EEG 3
Das Spontan-EEG
Fp1FpzFp2F7F3FzF4F8FT7FC3FCzFC4FT8T3C3CzC4T4TP7CP3CPzCP4TP8T5P3PzP4T6O1OzO2VEOGHEOG
20 µV
Das EEG 4
Labor
Das EEG 5
Labor
Das EEG 6
Labor
Das EEG 7
Verstärker
Größe des Ausgangssignals: µV(olt)= millionstel Volt
Verstärkungsfaktor: 1.000.000 Das Originalsignal hat Frequenzanteile von 0- ca.
100 Hz Verstärkungsbereich
Alternate Current (AC): Untere Grenzfrequenz bis obere Grenzfrequenz; z.B. 0.01 – 35 Hz
Direct Current (DC): 0 Hz bis obere Grenzfrequenz
Das EEG 8
Elektroden
Das EEG 9
Elektroden
Silber/Silberchlorid-Elektroden (Ag/AgCl) Zinnelektroden Goldelektroden Elektrolyte: hochleitendes, meist sehr salzhaltige
Masse zur Verbindung von Elektrode und Kopfhaut
Elektrodenpräparation: Säubern, markieren, anrauhen
Das EEG 10
10-20 Plazierungssystem
Das EEG 11
Erweitertes 10-20 System
erweitert
Standard
Das EEG 12
Referenz
Bipolare Ableitung (in der Forschung ungebräuchlich)
Das EEG 13
Referenz
Bipolare Ableitung (in der Forschung ungebräuchlich)
Common Referenz (Ohrläppchen, Mastoid, verbundene Ohrläppchen, verbundene Mastoiden, Nase
Average Reference: Durchschnitt aller aktiven zerebralen Elektroden (Minimum 64 Elektroden)
Das EEG 14
Unterschiedliche Referenzen
(A1+A2)/2
Average
Das EEG 15
Übersicht
Die Messung des EEG Labor Verstärker Elektroden Elektrodenplazierung Referenz
Das Spontan-EEG Artefaktkontrolle Frequenzbänder Beispiel: Schlaf-EEG
Genese des EEG Eigenstudium,
Ereigniskorrelierte Potentiale Mittelung Komponenten Funktionale Bedeutung Langsame Potentiale
Das EEG 16
Das EEG: AugenartefakteFp1FpzFp2F7F3FzF4F8FT7FC3FCzFC4FT8T3C3CzC4T4TP7CP3CPzCP4TP8T5P3PzP4T6O1OzO2VEOGHEOG S 350 µV
Das EEG 17
Augenartefakte: Korrektur
VEOG
Cz
Fz
Pz
unkorrigiert
korrigiert
FPz
Das EEG 18
Artefakte
Neben den okularen Artefakten werden vor der Datenanalyse eliminiert Mit Muskelartefakten behaftete Zeitabschnitte Zeitabschnitte mit unphysiologischen Prozessen
• Mehr als 50µV Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Messzeitpunkten
• Drifts
• Flat Lines
Das EEG 19
EEG-Rhythmen
Das EEG 20
Die Analyse des Spontan-EEG Fouriertransformation
Die Methode:Zerlegung des EEGin cos-Funktionen
(Fourier-Transformation)
=
+
+
+
Das EEG 21
Die Analyse des Spontan-EEG Fouriertransformation
Fz
Oz
Das EEG 22
Die Analyse des Spontan-EEG Fouriertransformation
Oz
Delta: 0-4 HzTheta: 4-8 HzAlpha: 8-12 HzBeta: 13-30 HzGamma 31-70 Hz
Amplitudenspektrum: µVPowerspektrum: µV²
Das EEG 23
Alpha-Rhythmus: Topographie
Sub-Delta Delta ThetaAlpha Beta
Fp1 Fpz Fp2 F7
F3 Fz F4 F8
FT7 FC3 FCz FC4
FT8 T3 C3 Cz
C4 T4 TP7 CP3
CPz CP4 TP8 T5
P3 Pz P4 T6
O1 Oz O2
7.5 - 8.0 Hz 8.0 - 8.5 Hz 8.5 - 9.0 Hz 9.0 - 9.5 Hz
9.5 - 10.0 Hz 10.0 - 10.5 Hz 10.5 - 11.0 Hz 11.0 - 11.5 Hz
11.5 - 12.0 Hz 12.0 - 12.5 Hz 12.5 - 13.0 Hz
0.0 µV² 5.0 µV²
Forschungsbeispiel: Schlaf-EEG
Das EEG 25
Forschungsbeispiel: Schlaf-EEG
Abbildung von http://www.lrz-muenchen.de/~schlafzentrum/normschl.htm
Forschungs-beispiel: Schlaf-EEG
Das EEG 27
Übersicht
Die Messung des EEG Labor Verstärker Elektroden Elektrodenplazierung Referenz
Das Spontan-EEG Artefaktkontrolle Frequenzbänder Beispiel: Schlaf-EEG
Genese des EEG Eigenstudium,
Ereigniskorrelierte Potentiale Mittelung Komponenten Funktionale Bedeutung Langsame Potentiale
Das EEG 28
EKP: Mittelung
Das EEG 29
EKP: Komponenten
Polarität-- negativ: Aktivierung-- positiv: Deaktivierung
Charakterisierung-- Polarität-- Latenz-- Topographie-- Funktionale Bedeutung
Das EEG 30
EKP: Beispiele
Das EEG 31
EKP: Funktionale Bedeutung
Das EEG 32
EKP: Langsame Potentiale
Das EEG 33
EKP: Langsame PotentialeContingent Negative Variation
Das EEG 34
Langsame PotentialeCNV: Biofeedback
Das EEG 35
EKPs bei Spinnen und Schlangenphobikern
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
[µV]
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001100[ms]24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
[µV]
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001100[ms]
Phobiker Nicht-Phobiker
Das EEG 36
P300 Phobiker vor und nach Therapie
Snakes
Spiders
Positive
Neutral
P3 Amplitude at Pz for Snake Phobics - Session 2
Time
P3 A
mplitu
de (µ
V)
-6-4-202468
10121416182022242628
-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Snakes
Spiders
Positive
Neutral
P3 Amplitude at Pz for Snake Phobics - Session 1
Time
P3 A
mplitu
de (µ
V)
-6-4-202468
10121416182022242628
-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Das EEG 37
P300 Kontrollpersonen vor und nach Therapieintervall
Snakes
Spiders
Positive
Neutral
P3 Amplitude at Pz for Control subjects - Session 1
Time
P3 A
mplit
ude (
µV)
-6-4-202468
10121416182022242628
-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Snakes
Spiders
Positive
Neutral
P3 Amplitude at Pz for Control subjects - Session 2
Time
P3 A
mplit
ude (
µV)
-6-4-202468
10121416182022242628
-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Ereigniskorrelierter Potentiale bei Verarbeitung von Spinnenbilder durch Phobiker und Kontrollpersonen
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
AF3
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
AF4
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
F3
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
F4
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
C3
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
C4
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
AF3
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
AF4
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
F3
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
F4
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
C3
15
10
5
0
[µV]
0 1 [s]
C4
_____ Prä_____ Post_____ Differenz Post-Prä
Spinnenphobiker Kontrollpersonen
Das EEG 39
Methoden der biologischen Psychologie
Die Genese des EEG
Birbaumer und Schmitt Kapitel 21.4 und 21.5
und
Hagemann: EEG_Genese.pdf
Das EEG 40
EEG: Genese Elektrische Felder erzeugt durch exzitatorische
postsynaptische Potentiale an den apikalen Dendriten von PyramidenzellenPyramidenzellen
Das EEG 41
EEG: GeneseDipole
Das EEG 42
EEG: Genese
Erst wenn sich zahlreiche (ab 10000 aufwärts) einzelne Dipole synchron bilden, kann an der Kopfoberfläche ein Signal gemessen werden
Summierte exzitatatorische postsynaptische Signale an den apikalen Dendriten der Pyramidenzellen führen zu negativen Spannungen an der Kopfoberfläche
Summierte exzitatatorische postsynaptische Signale am Zellkörper der Pyramidenzellen bei gleichzeitig reduzierten EPSPs an den apikalen Dendriten führen zu positiven Spannungen an der Kopfoberfläche
Das EEG 43
EEG-Genese
Afferenz Afferenz
Das EEG 44
EEG-Rhythmen
Das EEG 45
EEG Genese: Rhythmen Die EEG-Rhythmen reflektieren die Entladungsmuster an
den apikalen Dendriten der Pyramidenzellen
Das EEG 46
EEG Genese: Rhythmen
Die Afferenzen an den apikalen Dendriten kommen vorwiegend von den unspezifischen Kernen des Thalamus
Die Afferenzen am Soma der Pyramidenzellen kommen vorwiegend von den spezifischen Kernen des Thalamus
Der Taktgeber ist der nucleus reticularis thalami Der nucleus reticularis thalami schickt keine Afferenzen in
den Kortex, sondern sendet inhibitorische Afferenzen an alle anderen Thalamuskerne
Er erhält inhibitorische Afferenzen von der Formatio reticularis
Das EEG 47
EEG Genese: Rhythmen
Das thalamo-corticale System
Das EEG 48
EEG Genese: Rhythmen Alpha-Rhythmus (8-12Hz)
In Ruhe wir der kontinuierliche Input in den Thalamus rhythmisch unterbrochen
In Ruhe ist der Input der Formatio reticularis gering, der Nucleus reticularis aktiviert
Der aktive Nucleus reticularis inhibiert alle anderen Kerne des Thalamus
Während dieser Inhibition sendet der Thalamus keine aktivierenden Signale in den Kortex
In den Pausen zwischen den inhibitorischen Signalen werden die thalamischen Kerne wieder aktiv und senden exitatorische Potentiale an den Kortex
Diese Aktivierungen werden auch an den Nucleus reticularis geführt und erzeugen dort das nächste inhibitorische Signal
Diese Rückkopplung hat im Mittel eine Frequenz von 10 Hz
Das EEG 49
EEG Genese: Rhythmen Beta-Rhythmus (14-30 Hz)
Hohe Aktivität der Formatio retucularis (hohes Aktivierungsniveau) inhibiert den Nucleus retikularis und aktiviert die thalamischen Kerne
Diese Hemmung unterbindet die rhythmische Hemmung der thalamischen Kerne durch den Nucleus retikularis
Die anhaltende Erregung der thalamischen Kerne führt zu einem kontinuierliche Informationsfluss in alle kortikalen Bereiche
Die Summe all dieser thalamischen Afferenzen an die apikalen Dendriten und Soma der Pyramidenzellen erzeugt das beta-EEG
Das EEG 50
EEG Genese: Rhythmen