Einige Methoden der Biologischen Psychologie

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1 Einige Methoden der Biologischen Psychologie 1. Einleitung 2. Psychophysiologische Methoden 3. Bildgebende Verfahren 4. Einige Bemerkungen zu neuropsychologischen Verfahren Quelle: Birbaumer & Schmidt Kap. 20, (Pinel Kap. 5) 1. Einleitung Thema heute: Einige Methoden der Biopsychologie Problem: In Humanstudien kann Gehirn nur schwer beobachtet werden 2 methodische Zugänge: Physiologisches Substrat als unabhängige Variable (UV) manipulieren und in Abhängigkeit davon das Verhalten (als AV) beobachten. Beispiel. oder Verhalten als UV manipulieren und in Abhängigkeit davon Veränderungen des physiologischen Substrats (als AV) messen. Beispiel. Große Bandbreite verschiedenster Methoden; hier starke Selektion Tierexperimentelle Methoden komplett ausgespart Abb. Biopsychologische Methoden im Humanbereich (s. unten) 2. Psychophysiologische Methoden nicht-invasiv Erfassung von Gehirn-Aktivität aber auch periphere Maße Hier nur einige: 2.1 Elektroenzephalographie (EEG) und Ereigniskorrelierte Potentiale (EKP oder EventRelatedPotentials) SIEHE EIGENE VORLESUNG (zur Illustration siehe Abb. Pinel 5.8, 5.9, 5.10, 5.8 alt) 1/7

2 2.2 Magnetenzephalographie (MEG) Jede Bewegung elektrischer Ladungen führt auch zur Entstehung von Magnetfeldern Schwache Magnetfelder können mit Detektoren im MEG registriert werden (sog. SQUIDs) Abbildung B&S In der Kombination mit einem EEG erreicht das MEG die z.zt. höchste zeitliche (msec-bereich) und räumliche (bis zu 2 mm) Auflösung von Aktivitätsquellen im Kortex. Abbildung B&S Elektromyographie (EMG) Abb. Pinel 5.12 Elektromyographie misst Muskelspannung, aufgezeichnet wird dabei das Elektromyogramm. Stärkere Muskelkontraktion höhere Amplitude des EMG Signals Signalintegration kontinuierliches Maß für die Stärke der Muskelkontraktion. Anwendung: z.b. Startle oder Biofeedback 2.4 Elektrookulographie (EOG) Abb. Pinel 5.13 Elektrooculographie: Registrierung von Augenbewegungen Elektrooculogramm Potentialunterschied zwischen vorderem und hinterem Pol des Auges 2.5 Elektrodermale Aktivität (EDA) Bezug zu Affekt / Emotion; Stichwort Lügendetektor Zwei Komponenten: o Hautleitwertniveau (skin conductance level = SCL) und o Hautleifähigkeitsreaktion (skin conductance reactivity = SCR) Abb. Pinel 5.14 (alte Auflage) + ANS + Schweißdrüsen Erhöhung der Hautleitfähigkeit Ableitung meist an Händen 2/7

3 2.6 Kardiovaskuläre Aktivität Bezug zu Affekt / Stress Steuerung durch ANS Hier nur Nennung von 4 Maßen (siehe auch eigene Vorlesung) 1. Herzschlagfrequenz, 2. Herzfrequenzvariabilität ( Abb. Pinel 5.14 alte Auflage), 3. Arterieller Blutdruck, 4. Lokales Blutvolumen 3. Bildgebende Verfahren 3.1 Röntgenkontrastdarstellung Die Ventrikel und die Blutgefäße können dargestellt werden über: 1) Pneumoenzephalographie (veraltet): CSF wird teilweise durch Luft ersetzt. Deformierte Ventrikel: Hinweis auf Tumor; vergrößerte Ventrikel Hinweis auf allg. Hirnatrophie 2) Angiographie: Darstellung der Blutgefäße durch Injektion von Kontrastmittel Diagnose von Gefäßschäden Pinel Abb. 5.1 Angiogramm 3.2 Computertomographie (CT) Auch = Computerisierte Axial-Tomographie (CAT) Abb. Pinel 5.2 / B&S (alte Auflage) zweidimensionale Röntgenmethode; ggf. mit vielen Schnittebenen Rotierender Röntgendetektor kann Absorption für verschiedene Richtungen messen Computer ermittelt CT-Scan. Abb. Pinel 5.3 (IIa): Tumor im Frontallappen Nachteil: statisches Bild 3.3 Regionale Hirndurchblutung Erhöhte Durchblutung in aktiven Hirngebieten Injektion von schwach radioaktivem Edelgas (Xenon) und Erfassung regionaler Veränderungen mit Geigerzähler Abb. B&S Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Informationen über die Aktivität des lebenden Gehirns, nicht über Struktur Funktionsweise: Abb. B&S /7

4 Radioisotope (z.b. 15 O) werden im Zyklotron erzeugt und injiziert Radioisotope (= instabile Isotope) unterliegen einer spontanen radioaktiven Umwandlung und gehen unter Emission von Gammastrahlung in ihren Grundzustand über Beim Zerfall werden Positronen (Kunstwort: aus POSitiv & ElekTRON) frei Verschmelzung (Annihilisation) von Positron mit Elektron Freisetzung von Annihilisationsphotonen es entsteht Gammastrahlung, die detektiert werden kann Strahlungsdetektoren liefern Info wo sich die markierte Substanz in welcher Menge im Gehirn befindet Abb. Pinel 5.6 (hier Verwendung von 2-Desoxyglukose) Räumliche Auflösung ca. 4-8 mm Nachteile: (1) Injektion; (2) Enorm teuer (Zyklotron), (3) beim Messen: keine Bewegung Abb. B&S a Kernspintomographie (MRT) MRT (Magnetresonanztomographie); auch NMR-Tomographie (Nuclear magnetic resonance) Zwei- (oder drei-) dimensionale Darstellung mit hoher räumlicher Auflösung Funktionsweise: Abb. B&S Abb. B&S Grundprinzip des Drehimpulses (Spin) geladener Teilchen Protonen des Wasserstoff (H+): größtes magnetisches Moment Ruhezustand: H+-Atome sind in alle Richtungen ausgerichtet Starke elektromagnetische Impulse (sehr stark; 1-4 Tesla) führen zu Ausrichtung aller Protonen Zusätzliche Hochfrequenzradioimpulse Abweichung von der Ausrichtung (=Resonanzbedingung, Präzession) danach Rückdrehung in Ausgangsposition Freisetzung schwacher Radiowellen, die detektiert werden können Radiofrequenzsignale (RF) aus verschiedenen Geweben haben verschiedene Eigenschaften (Relaxationszeiten T1 & T2) darüber ist räumliche Zuordnung möglich 4/7

5 Magnetfeld & RF-Pulse werden in unterschiedlichen Stärken an unterschiedlichen Orten geschaltet Zerlegung des Hirngewebes in feine Schnittebenen Abb. Pinel 5.3 / 5.4 / 5.5 3D Bild kann per Computer erzeugt werden 3.5.b Funktionelle Kernspintomographie (fmri) Weiterentwicklung der MRI-Technik In der Umgebung aktiver Neurone vermehrt O 2 -reiches Blut; lässt sich im MRT von O 2 -armem Blut unterscheiden Man schaut sich an: Veränderungen des zerebralen Blutflusses, ablesbar an der lokalen Sauerstoffanreicherung (BOLD: blood oxygen level dependent) Vorteile: Aktivität und Struktur; keine Injektion; hohe Auflösung; dreidimensionale Bilder möglich; fast Echtzeit (Verzögerung 1-3 Sekunden). Abb. Pinel 5.7 In Kombination mit MEG bzw. EEG derzeit die beste zeitliche und räumliche Auflösung 4. Einige Bemerkungen zu neuropsychologischen Verfahren Ziele einer neuropsychologischen Testung Diagnose, Beratung / Potentialanalyse, Therapieevaluation Basisdiagnostik Intelligenz: IQ kein guter Indikator für Hirnschaden, hilft aber bei Interpretation anderer Tests Bspl.: Wechsler-Intelligenz-Test (WAIS) oder in deutsch: Hamburg-Wechsler-Intelligenz-Test (HAWIE-R) Pinel Tab. 5.1 (HAWIE) (neuer: Adaptives Testen z.b. AID) Gedächtnis: Gedächtnisdefizite gehören zu häufigsten Störungen nach Hirnschädigung Mehrere Tests nötig, die unterscheiden ob: 5/7

6 o KZG, LZG, beides? o anterograd, retrograd, beides? o explizit, implizit, beides? o semantisch, episodisch, beides? Bspl.: Zahlengedächtnistest (= HAWIE Subtest); verbales KZG Bspl.: Wechsler-Gedächtnistest mit Untertests; u.a. Geschichten verzögert wiedergeben; Figuren verzögert nachzeichnen Aufmerksamkeit und Info-Verarbeitungsgeschwindigkeit Störungen oft Grundlage anderer scheinbarer Defiziten; Gefahr einer Fehldiagnose Tests: viele Bspl.: d2-test, KVT; computergestützte Verfahren wie z.b. Testbatterie für Aufmerksamkeitsprüfung (TAP) OFT VERGESSEN: Testung des Sehvermögens Spezifische Tests: Nach Basisdiagnostik patientenorientierte spezifische Tests Hier nur einige Beispiele: Sprache: Aachener Aphasietest (AAT) mit Untertests zu Nachsprechen, Lesen, Schreiben, Benennen, Sprachverständnis etc. Bei schwerer Aphasie: Token-Test : 20 Bildelemente auf Tisch; Patient soll Anweisungen folgen ( Berühren Sie das rote Quadrat ) Höhere exekutive Funktionen: Oft gestört bei Personen mit Frontalhirn-Läsionen Bspl.: Die Fähigkeit, Problemlösestrategien flexibel zu ändern (vs. Perseveration ) Beispiel-Test: Wisconsin-Kartensortiertest Abb. Pinel 5.21 Patient muss Sortierkriterium selbst erschließen und dieses flexible anpassen können. 6/7

7 Einige Methoden der Biopsychologie (Humanbereich) a) PSYCHOPHYSIOLOGISCHE VERFAHREN: 1. Elektroenzephalographie (EEG & EKP) ( siehe eigene Vorlesung) 2. Magnetoenzephalographie (MEG) 3. Elektromyographie (EMG) 4. Elektrookulographie (EOG) 5. Elektrodermale Aktivität (EDA) 6. Kardiovaskuläre Aktivität (EKG) b) BILDGEBENDE VERFAHREN: 1a. Pneumoenzephalographie (Röntgenkontrastdarstellung) 1b. Angiographie (Röntgenkontrastdarstellung) 2. Computertomographie (CT) 3. Messung der regionalen Hirndurchblutung 4. Positronen-Emissions-Tomographie (PET) 5.a Kernspintomographie (MRI) / b. Funktionelle Kernspintomographie (fmri) 6. Optische Bildgebung (nicht besprochen) c) NEUROPSYCHOLOGISCHE VERFAHREN: -Vielzahl von Papier-Bleistift- oder apparativen Verfahren: einige werden skizziert d) PSYCHOENDOKRINOLOGISCHE VERFAHREN ( siehe eigene Vorlesung) e) PSYCHOIMMUNOLOGISCHE VERFAHREN ( siehe eigene Vorlesung) f) PSYCHOPHARMAKOLOGISCHE VERFAHREN: -Stichwort: Agonisten / Antagonisten 1/7

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