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2.5 Elektroenzephalogramm (EEG)

Für die Messungen dieser Arbeit wurde ein Elektroenzephalograf genutzt. Untersuchungen zu Reaktionen des Gehirns bei bestimmter Aufmerksamkeit können unter anderem mittels funktionaler Magnetresonanztomografie (fMRT) oder Positronenemissionstomografie (PET) durchgeführt werden. Hiermit werden die Areale im Gehirn ermittelt, die bei verschiedenen kognitiven Prozessen aktiviert werden. Im Gegensatz zu diesen bildgebenden Messverfahren, bei denen die räumliche Lokalisation der Aktivitäten im inneren des Hirns dargestellt werden, können Elektroenzephalografen (EEG) und Magnetoenzephalografen (MEG)

schnelle Schwankungen neuronaler Aktivitäten unmittelbar unter der Oberfläche der Hirnrinde messen. [1] In den letzten Jahren sind die Preise für EEG-Geräte stetig gefallen, so dass diese Technik der Messung eine immer größere Relevanz im Bereich der Forschung erlangt hat. Gerade die relativ genauen Lokalisationsmöglichkeiten von Hirnaktivitäten durch das EEG und die synchrone Darstellung der Aufzeichnungen machen das EEG [bzw. das qualitative EEG (qEEG)] als „Werkzeug“ für die quantitative Hirnforschung (zum Beispiel im Bereich des Neuroleadership) nutzbar. Auch in der Stressforschung werden EEGs eingesetzt, da auch hier durch das direkte Feedback differenzierte Aussagen im Vergleich zu Blutdruck und Kortisolwerten erfolgen können. Die benutzerfreundliche Handhabung und die Mobilität der Endgeräte ermöglichen den Einsatz für die praxisorientierte und interdisziplinäre Hirnforschung.

2.5.1 Entstehung eines EEG-Signals

Mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) kann die allgemeine Aktivität der Großhirnrinde (siehe Abbildung 6) beurteilt werden. Dazu werden EEGElektroden an festgelegten Punkten des Kopfes angebracht (z.B. mit Klebeband oder Messhauben fixiert) und mit Verstärkern und einem Aufnahmesystem verbunden. Das EEG ist hierbei in der Lage, geringfügige Spannungsschwankungen zwischen bestimmten Elektrodenpaaren zu messen, mittels Mehrkanalschreibern aufzuzeichnen und diese Veränderungen anhand von simultanen Wellenlinien anzuzeigen. [2]

Abbildung 6: Lage der sensorischen, motorischen und Assoziationsareale auf der Hirnrinde Quelle: Entnommen aus Bear et al. (2009, S. 232)

Ein erkennbares Signal bei der EEG-Ableitung kommt zustande, wenn eine große Anzahl von Neuronen (mehrere tausend) im Gehirn synchron die gleichen Veränderungen der Spannungsdifferenz (Potenzialverschiebung) zeigen und somit zu einem elektrischen Signal führen. Hierbei spricht man auch von einer „Aktivierung“ der Nervenzellen bzw. Neuronen oder auch vom „Aktionspotenzial“. [3]

Abbildung 7: Schematische Darstellung der Entstehung von elektrischen Signalen unter der Kopfhaut

Quelle: Entnommen aus Bear et al. (2009, S. 660)

Die schematische Darstellung (Abbildung 7) zeigt die Entstehung dieser für das EEG messbaren, elektrischen Potenzialveränderung. Während der Potenzialveränderung wird das Membranpotenzial, welches im Normalzustand negativ ist, kurzfristig positiv. Diese Spannungsschwankung kann vom EEG registriert werden. [4]

Für die Aufzeichnung eines EEGs werden die Elektroden gemäß eines weltweit anerkannten Systems auf dem Kopf des Probanden oder Patienten angebracht. Das sogenannte Ten-twenty-System (oder 10-20-System) wurde 1957 auf dem 4. EEG-Kongress in London, unter maßgeblicher Beteiligung von dem kanadischen Neurowissenschaftler Herbert Jasper[5], festgelegt. Es erleichtert seitdem die Vergleichbarkeit von EEG-Ableitungen weltweit. [6] Das 10-20-System beschreibt eine standardisierte Elektrodenplatzierung, welche auch von der „Internationalen Föderation der Gesellschaften für Elektroenzephalographie und klinische Neurophysiologie“ empfohlen wird. [7]

Das 10-20-System bedient sich klassischerweise 19 Elektrodenpositionen, die entsprechend den darunter liegenden Hirnarealen wie folgt bezeichnet werden: [6]

Abbildung 8: 10-20-System der Elektrodenpositionen

Quelle: Entnommen aus Zschocke, S. (2002, S. 58)

Die den Buchstaben beigefügten Zahlen (Abbildung 8) zeigen an, ob sich die Elektrode auf der linken (ungerade Zahlen) oder der rechten (gerade Zahlen) Kopfhälfte befindet. Die Ergänzung „z“ gibt an, dass sich die Position der Elektrode auf der Mittelachse des Kopfes befindet. [9]

Da die Kopfformen und -größen sehr variabel sind, nutzt das 10-20-System relative Abstände zwischen den Elektrodenpositionen. Ausgehend von den Bezugspunkten Nasion und Inion sowie dem präaurikulären Bezugspunkt (Abbildung 9) werden die prozentualen Abstände längs und quer über den Kopf gemessen und in 10er- und 20er-Schritte unterteilt. [10]

Abbildung 9: Bezugspunkte beim 10-20-System

Quelle: Entnommen aus Zschocke, S. (2002, S. 55)

Durch die im Verhältnis zueinander geregelten Abstände, können EEGAbleitungen einheitlicher interpretiert und verglichen werden.

Das mittlerweile in der Wissenschaft auch verwendete 10-10-System, bei dem die Elektrodenabstände durch zusätzliche Elektroden verringert werden[9] oder das 10-5-System bei dem der Einsatz von über 300 Elektroden ermöglicht wird[12], werden in dieser Arbeit nicht weiter thematisiert. Da das 10-20-System bis dato der Standard für EEG-Ableitungen ist und bei den Untersuchungen dieser Studie angewendet wurde, wird an dieser Stelle nur kurz auf die anderen bestehenden Systeme hingewiesen.

  • [1] Vgl. Bear et al., Neurowissenschaften, 2009, S.662.
  • [2] Vgl. Bear et al., Neurowissenschaften, 2009, S.659.
  • [3] Vgl. Haus et al., Praxisbuch Biofeedback und Neurofeedback, 2013, S.17.
  • [4] Vgl. Bear et al., Neurowissenschaften, 2009, S.658ff.
  • [5] Jasper, H. H., The ten-twenty system of the International Federation, Electroencephalography and Clinical Neuropsychology
  • [6] Vgl. Zschocke, S., Klinische Elektroenzephalographie, 2002, S. 55.
  • [7] Vgl. Noachtar et al., Glossar der meistgebrauchten Begriffe in der klinischen Elektroenzephalographie und Vorschläge für die EEG-Befunderstellung, in: Zeitschrift für Epileptologie, 2005.
  • [8] Vgl. Zschocke, S., Klinische Elektroenzephalographie, 2002, S. 55.
  • [9] Vgl. Tatum et al., Handbook of EEG interpretation, 2008, S.5.
  • [10] Vgl. Zschocke, S., Klinische Elektroenzephalographie, 2002, S. 56.
  • [11] Vgl. Tatum et al., Handbook of EEG interpretation, 2008, S.5.
  • [12] Vgl. Jurcak V. et al., 10/20, 10/10, and 10/5 systems revisited: Their validity as relative headsurface-based positioning systems, in NeuroImage, 2007, S. 1600.
 
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