Physiologische Messungen am Gehirn bei bewussten und unbewussten Wahrnehmungen. André Rupp Sektion Biomagnetismus Neurologische Universitätsklinik

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Leon Baumann
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1 Physiologische Messungen am Gehirn bei bewussten und unbewussten Wahrnehmungen André Rupp Sektion Biomagnetismus Neurologische Universitätsklinik

2 Elektroenzephalographie - EEG

3 Gliederung 1. Methodik - Neurophysiologische Ableitungen 2. Frühe und späte Potentiale/Felder 3. Aufmerksamkeitseffekte des Hörens 4. Prä-attentionale Effekte 5. Cocktail-Party-Effekt

4 1. Methodik

5 Einteilung und Definition

6 Schnitt durch den Neocortex Ramón y Cajal, 1888

7 Spezifische Erregung im Cortex

8 Aufbau von Dipolfeldern Der ungleiche Schwerpunkt von Ein- und Ausstromzonen an Pyramidenzellen in Richtung der vertiklaen Kolumnen des Kortex bewirkt ein effektives Dipolfeld bei der Messung an entfernten Elektroden. Aus Scherg, 1991.

9 Ableitung spezifischer Aktivität im Cortex Primärstrom

10 Magnetoenzephalographie (MEG) 122 Sensoren Messung der Felder im Bereich von Tesla

11 Größenordnungen von Magnetfeldern

12 2. Evozierte Potentiale / Felder

13 Evozierte Potentiale / Felder EEG Frequenz Stimuli Trigger Zeit

15 Evozierte Potentiale / Felder P30 P50 P200 N19 N100

16 Auditorisch evozierte Felder frontal links rechts occipital

17 Sensor-Daten

18 Multiple Quellenanalyse P30m oder Pam

19 Konzept der Quellenanalyse Repräsentation des Schwerpunkts der Aktivierung

20 MAEP und Anatomie Auerbach, S. (1911): Zur Lokalisation des musikalischen Talentes im Gehirn und am Schädel, Archiv für Anatomie und Physiologie Anatomische Abt, 1-10 Felix Mottl

21 MAEP und Anatomie

22 Morphometrie des Auditorischen Cortex Nicht-Musiker Profi-Musiker Amateur-Musiker Schneider et al., 2002

23 Operationalisierung Musikalität AMMA Test von E.E. Gordon (1989) Schneider et al., kurze Melodiepaare Die wiederholte Melodie enthält entweder Tonhöhenoder Tondauern-Änderungen oder ist unverändert (3-way AFC task)

24 Musikalität und Anatomie Struktur und Musikalität Musicality-Score AMMA-Test Schneider et al., 2002

25 Musikalität - Anatomie - Physiologie Auditorisch evoziertes Feld im primären auditorischen Kortex Strukturelles MRT P30m Stromdipol Schneider et al., 2002

26 Musikalität - Anatomie - Physiologie Auditorisch evoziertes Feld im primären auditorischen Kortex Funktion (P30m) und Struktur Magnetoencephalographie Strukturelles MRT P30m Stromdipol Schneider et al., 2002

27 Musikalität - Anatomie - Physiologie Tonpaar 68: 155 Hz (4-6) 116 Hz (6-8) Aufwärts: 57 % Abwärts: 43 % Schneider et al., Nature Neuroscience, 8,

28 Musikalität - Anatomie - Physiologie Auditorisch evoziertes Feld im sekundären auditorischen Kortex P50m Stromdipol Schneider et al., Nature Neuroscience, 8,

29 Musikalität - Anatomie - Physiologie Auditorisch evoziertes Feld im sekundären auditorischen Kortex P50m Stromdipol Schneider et al., Nature Neuroscience, 8,

30 Musikalität - Anatomie - Physiologie Auditorisch evoziertes Feld im sekundären auditorischen Kortex P50m Stromdipol Schneider et al., Nature Neuroscience, 8,

31 MAEP in Narkose Patient nach Blutung rechts links Proband Computer-Tomographie

32 MAEP in Narkose nach Blutung Patient nach Blutung rechts links P30 rechts P50 P30 links? P50? Welle V Computer-Tomographie 50 ms

33 3. Aufmerksamkeitseffekte

34 Aufmerksamkeitseffekte des Hörens oddball Paradigma 1 sec 1 sec 1 sec 1,2 sec Zeit manuelle Reaktion

35 Aufmerksamkeitseffekte des Hörens passiv aktiv - Mausklick Sound Picton et al. 1978

36 Aufmerksamkeitseffekte des Hörens

37 MEG-Ableitung

38 Residual-Aktivität attend-unattend Sieroka et al. 2003

39 Aufmerksamkeitsabhängiger Generator left Auditory Cortex right Auditory Cortex sustained field Precuneus-Area

40 Aufmerksamkeitsabhängiger Generator discriminative measure

41 Reizklassifikation target distractor Frequenz manuelle Reaktion keine manuelle Reaktion Zeit

42 Reizklassifikation target distractor Frequenz manuelle Reaktion keine manuelle Reaktion Zeit 42

43 4. Prä-attentionale Effekte

44 Vorbewusste Verarbeitung im Hörsystem p = 0.8 Frequenz mismatch p = 0.2 Zeit

45 Mismatch Negativity

46 Mismatch Negativity

47 Mismatch Negativity

48 Mismatch Negativity automatisch & nur auditorisch 10 sec Näätänen, 2001

49 5. Cocktail-Party Effekt

50 Cocktail-Party-Effekt d

51 Cocktail-Party-Effekt d

52 d Cocktail-Party-Effekt

53 Informational Masking Gutschalk et al., 2008, PLoSBiology, 6, 138

54 Informational Masking Target Tone Gutschalk et al., 2008, PLoSBiology, 6, 138

55 Informational Masking Gutschalk et al., 2008, PLoSBiology, 6, 138

56 Informational Masking Early Responses Late Responses

57 Zusammenfassung EEG/MEG erlaubt nicht-invasive Messung Quellenanalyse berechnet Aktivierung von einzelnen Generatoren Schwerpunkt eines Areals Frühe Komponenten sind exogen Späte Komponenten unterliegen Aufmerksamkeitseffekten Aufmerksamkeit/Aufgabe löst einen weiteren Komplex kognitiver Potentiale aus Mismatch-Negativity ist ein später aber vorbewußter Prozeß

58 Literaturhinweise

59 Software

60 Hardware

61 Dipolmoment eines Neurons

62 Synchrone und gerichtete Aktivität

63 Aufbau von Dipolfeldern In Phase 1-3 kommt es aufgrund der Asymmetrie der Polarisationsverhältnisse zur Ausprägung eines Dipolfeldes in axialer Richtung.

64 Zeitauflösung - Sprachentwicklung Diedler et al. in press

65 Zeitauflösung - Erwachsene vs Kinder Diedler et al. (2007)

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