Ereigniskorrelierte Potentiale EKPs
Eine EKP (ereigniskorrelierte
Potentiale - Englisch ERP oder event related potentials) Messung ist die
Messung einer Hirnaktivität, die als Antwort auf einen gegebenen Stimulus
erfolgt. Während das Elektroenzephalogramm die Messung von fortlaufender und
spontaner Hirnaktivität ist, ist ein ereigniskorreliertes Potential eine
innerhalb fester Zeitintervalle erfolgenden Antwort auf einen gegebenen
Stimulus. Diese Messungen zeigen oft unerwartete Aspekte. Beispielsweise wurden
ereigniskorrelierte Potentiale genau zu dem Zeitpunkt entdeckt, an dem sie als
Reizantwort erwartet wurden, obwohl tatsächlich gar kein Reiz gegeben worden
war. (Sutton,
Teuting, Zubin & John, 1967). Die Definition der EKPs wurde 1969 von Vaughn wie folgt erstellt: EKPs
sind Reizantworten des Gehirns die in einer festen zeitlichen Beziehung zu
einem gegebenen oder erwarteten Reiz stehen.
In Nordamerika gibt es wenig
Zusammenarbeit zwischen Therapeuten, die mit EKPs arbeiten und denen, die
Neurofeedback praktizieren, aber die Forschung beider Wege die elektrische
Aktivität des Gehirns zu beobachten ist vergleichbar. Wie auch immer, in den
neuesten Messungen mit jüngst entwickelten Instrumenten der Neurowissenschaft
finden sich fast immer 19 Kanal EEG Messungen, Messungen ereigniskorrelierter
Potentiale und Messungen der Herzratenvariabilität gemeinsam. Die
Forschungsliteratur über ereigniskorrelierte Potentiale ist deutlich
umfangreicher als die über Neurofeedback und gilt als gesicherter, weil die
Messbedingungen sehr sorgfältig kontrollierbar sind. Meistens werden diese
Potentiale an Fz, Cz und Pz gemessen (eine Darstellung dieser Messpositionen
finden sie in den Erläuterungen zum 10-20 System) Die erwartete Amplitude und die
Elektrodenposition hängen ab von der zu messenden Variable. Die Amplitude der
so genannten P300 ist normalerweise in den parietalen Regionen am höchsten und
in den frontalen Hirnregionen aber eher niedrig. Die Forschung hat gezeigt,
dass die Ausprägung der EKPs eng mit bestimmten klinischen Krankheitsbildern
zusammen hängt, deshalb werden sie oft zu diagnostischen Zwecken benutzt. Am
gebräuchlichsten ist die Anwendung beim Ohrenarzt oder Audiologen, der anhand
dieser evozierten Potentiale erkennen kann, ob das Gehirn einen auditiven Reiz
registriert hat, obwohl der Patient eventuell nicht ansprechbar ist oder nicht
reagiert.
In den allermeisten Fällen sind die
evozierten Potentiale nur sichtbar zu machen durch Aufzeichnungen vieler
Reizreaktionen und deren Mittelung, manchmaL braucht man hunderte und sogar
tausende von Messungen um den Mittelungswert zu erhalten. EKPs zeigen sich in
Form einer festen Topographie (Verteilung an der Kopfhaut), Polarität (positiv
oder negativ), Amplitude (Wellenhöhe) und Latenz (zeitliches Auftreten). Wenn
genügend Messungen zu Durchschnittswerten geführt haben, bleiben die
ermittelten Kurven konstant und sind wiederholbar, während störende
Hirnaktivitäten abweichen und aussortiert werden können. Vaughn erwähnt vier
Typen von EKPs: sensorische, motorische, Langzeitpotentierung und undsteady-potential
shifts. Die sensorischen EKPs werden ausgelöst von visuellen Reizen, auditiven
Reizen, von Geschmack und Geruch. Auditive EKPs haben einen negativen
Scheitelpunkt bei 80-90ms und einen positiven Scheitelpunkt bei 170 ms nach
gegebenem Stimulus. Diese Reaktionskurve wird N1-P2 Komplex genannt. Sie wird
im auditiven Kortex, der im Bereich des Temporallappens liegt, generiert.
(Vaughn&Arezzo, 1988) Motorische EKPs initiieren und begleiten motorische
Aktivität und verlaufen proportional zur Stärke und Geschwindigkeit der
Muskelkontraktion. Sie werden beobachtet in präzentralen Regionen des
motorischen Kortex.
Langzeitpotentierung reflektiert
im jeweiligen Subjekt erzeugte Reizantworten auf erwartete und unerwartete
Stimuli. Sie verlaufen in einem zeitlichen Abstand zwischen 250ms und 750 ms
nach einem gegebenen Stimulus. Die am meisten untersuchte Komponente ist die so
genannte P 300, eine Welle deren Scheitel ungefähr 300 ms nach der Darbietung
eines Oddball Stimulus zu beobachten ist. (Odball Paradigma: Der Versuchsperson werden nacheinander und in
zufälliger Reihenfolge zwei Arten von Stimuli angeboten: Standardstimuli und
abweichende Stimuli. Beide mit unterschiedlicher Auftretenswahrscheinlichkeit.
Die abweichenden Stimuli werden "odd
balls" genannt) Der Verlauf der EKP und das Auftreten der P300 ist auch
abhängig vom Alter des Probanden und der individuellen
Verarbeitungsgeschwindigkeit, ADHS Kinder scheinen einen flacheren Verlauf der
P300 zu zeigen als Kinder ohne diese Störung. Die P300 (manchmal als P3 abgekürzt) ist ein
Merkmal dafür, dass das Gehirn seine Aufmerksamkeit einem Reiz zuwendet. Die
P300 wurde von Sutton, Barron und Zubin 1965 entdeckt. Die
Orientierungsreaktion wird auch als ein EKP betrachtet. Ein Schwenk der
Aufmerksamkeit wird in der P3a wiedergespiegelt. Handlungsentscheidungen werden
in der parietalen P3b reflektiert. Passivität könnte durch eine
frontal-zentrale P3b Antwort angezeigt werden.
(Näheres und Verständlicheres in Bezug auf EKPs in ADHS Neurodiagnostik in der Praxis von
Müller, Candrian und Kropotov, Springer2011)
Ein
ebenfalls sehr gut beobachtetes negatives Langzeitpotential ist die N400 (Kutas
& Hillyard, 1980). Sie erscheint als Reizantwort nach unerwarteten Satzenden
oder anderen sprachlichen Abweichungen. Die Lyrik des Songs Oh Suzanna, würde wahrscheinlich eine Serie von N400
Reaktionen auslösen:: “It rained all night the day I left, the weather
it was dry. The sun
so hot, I froze to death. Suzanna don’t you cry.”
Eine Verschiebung des kortikalen
Bestandspotentials (DC Komponente) erfolgt nachdem einer Person ein Signal
angekündigt wird auf das hin diese Person reagieren soll. es ist eine Art Antizipationsreaktion.
Sie wird als Negativierung zwischen dem Signal, das ein kommendes Ereignis
ankündigt und dem Ereignis selbst beobachtet. Diese Art Bereitschaftspotential
wird CNV genannt (CNV) (Walter,
Cooper, Aldridge, McCallum & Winter, 1964).
contingent negative variation [E],
Abk. CNV, ein von W.G. Walter 1964 erstmals
beschriebenes, rampenförmiges, negatives ereigniskorreliertes
Potential, das zwischen einem Warnstimulus (S1) und einem Imperativstimulus
(S2) mit einem Maximum über frontozentralen Gebieten der Kopfhaut auftritt. Es
sind ca. 25 Einzelversuche notwendig, um die CNV durch Mittelung (Averaging) aus dem
Hintergrund-EEG herauszuheben. Die Amplitude liegt zwischen 10 und 20 μV. Bei
Vergrößern des S1-S2 Abstandes auf mehr als eine Sekunde läßt sich die CNV
trennen in a) eine O-Welle, die
Orientierungsfunktionen anzeigen soll und auf S1 folgt, und b) eine E-Welle, die die Erwartung auf den
Imperativreiz widerspiegelt und unmittelbar vor diesem auftritt. Die
funktionelle Interpretation der CNV ist umstritten (sensorimotorische
Assoziation, Aufmerksamkeit/Arousal). (spektum.de)
EKPs wurden als gutes Hilfsmittel zur Erstellung einer
präzisen Diagnose
entdeckt. Beispielsweise haben go/nogo Tasks gezeigt, dass es Unterschiede
zwischen ADHS Kindern und unauffälligen Kindern gibt. Go meint,
dass ein Proband auf einen gegebenen Stimulus reagieren muss, beispielsweise
wird ein grünes Licht eingeblendet, das als Signal für das Auslösen einer Reaktion
ausgemacht wurde. Ein Go Stimulus verursacht im EEG eine Desynchronisierung der
Alpha Aktivität. Im No Go Modus ist der Proband aufgefordert auf ein bestimmtes
Signal hin, eine Handlung zu unterdrücken oder nicht auszuführen. Um im obigen
Beispiel zu bleiben: ein rotes Signal wäre eine Aufforderung, nicht zu
reagieren. Im EEG zeigt sich das als eine allgemeine Desynchronisierung, die
gefolgt wird von einer Synchronisierung frontaler und occipitaler Hirnregionen.
Diese EKPS
sind bei ADHS Kindern auffällig. Die EKPs in unauffälligen Kindern sind höher.
Es konnte gezeigt werden, dass 20 Sitzungen eines Beta Trainings bei ADHS
Kindern zu einem deutlichen Anstieg der EKP Antworten führen kann. (Grin-Yatsenko & Kropotov, 2001). Während des
Verfassens dieses Buches arbeitete die Gruppe um Professor Kropotov an der
Erforschung der EKPs, um die Regionen des Kortex näher zu bestimmen, die an der
Reaktion auf die Go/No Go Tasks beteiligt sind. Peter Rosenfeld, von der
Northwestern University in Chicago, USA, hat mit EKPs in Verbindung mit der
Entwicklung von Lügendetektoren gearbeitet. Er konnte nachweisen, dass die P
300 bei einem Menschen, der lügt, anders verläuft. Interessanterweise gibt es
eine sehr gerade verlaufende Kurve, wenn die P300 bei einem Menschen, der die
Wahrheit spricht an Fz-Cz und Pz gemessen wird, während die Kurve sehr
ungleichmäßig beim Lügner verläuft. (Rosenfeld,
1998).
EKPs können auch dazu benutzt
werden, Verletzungsfolgen zu demonstrieren. Beispielsweise konnte Professor
Kropotov zeigen, dass EKPs nach auditivem Stimulus abgeschwächt erscheinen,
wenn eine Verletzung des linken Parietal-Temporalbereichs vorliegt (dem auditiven
Kortex) dass sie aber deutlich ausgeprägter erscheinen, wenn die Hirnschädigung
frontale Bereiche betrifft. Dieser Anstieg weist auf einen Mangel an Inhibition
zwischen dem Frontallappen und dem Temporallappen hin.
Event-Related Desynchronization (ERD)
Event-related desynchronization
(ERD) wird die Beobachtung genannt, dass eine Steigerung kognitiver oder
sensorischer Aktivität zu einer Abnahme der rhythmischen langsamen Aktivität
des Gehirns führt, während gleichzeitig desynchronisierte Beta Aktivität
zunimmt. Nach der Beendigung der Aktivität wird eine postreinforcement synchronization (PRS) des EEG beobachtet.
M. Barry Sterman beschreibt diese Auffälligkeit in seinem Buch über die EEG
Messungen bei Kampffliegern. Er registrierte, dass die Phase der Synchronisierung
wie eine Selbstbelohnung des Gehirns wirkt, dass sich nach dem Erfüllen einer
Aufgabe eine Ruhepause gönnt - Ausbrüche von synchronisierter Alpha Aktivität -
Sterman bemerkte auch, dass es bei Überlastung des Piloten zu einem Schwenk von
der schnellen Beta Aktivität zu einer verstärkten Alphaaktivität kommt, beispielsweise
bei der Simulation einer unmöglichen Landung am Simulator. Das bedeutet wohl,
dass Alpha Aktivität auf unterschiedliche Prozesse hinweist, je nach Bedingung,
in diesem Falle entweder als Anzeichen einer kurzen Pause oder als ein Sich Aufgeben.
Nichts, was das Hirn betrifft, ist wirklich einfach zu erklären. Es ist wohl
wichtig, dass man im Feld der Neurotherapie immer wieder auf Tatsachen stößt,
die nicht eindeutig erklärbar sind.
Slow
Cortical Potentials (SCPs)
Hauptsächlich verdanken wir unsere
Erkenntnisse auf diesem Gebiet europäischen Wissenschaftlern wie Nils Birbaumer
und Kollegen an der Universität von Tübingen in Deutschland und von John
Gruzelier (Dept.
of Psychology at Goldsmiths University, formerly London. Es gibt
nur wenige Therapeuten, die in den USA mit SCP arbeiten. Es gibt einige in den
USA oder Kanada gebräuchliche Neurofeedbacksysteme, mit denen es möglich ist,
SCPs zu messen und zu trainieren. Beispielsweise das Biograph Infinity Gerät
von Thought Technology. SCPs sind sehr langsame Wellen, die zwischen
Postivierung und Negativierung wechseln. SCPs werden weiter unten im Buch
genauer beschrieben.
Es gibt ein großes Interesse an der
akribischen Arbeit von Gruzelier und Birbaumer über Slow Cortical Potentials
bei schizophrenen Patienten. Bierbaumer arbeitete mit ALS Patienten, denen es auf
Grund der fortgeschrittenen Lähmungen der Muskulatur nicht mehr möglich war,
mit der Umwelt in Verbindung zu treten. Über
Positivierung und Negativierung der Slow Cortical Potentials gelang es diesen
Patienten aber, eine Kommunikation herzustellen. Bierbaumer zeigte diesen
Menschen, wie sie durch Wechsel zwischen Positivierung und Negativierung
Buchstaben markieren konnten und versetzte sie damit in die Lage, Texte zu schreiben.
Er konnte auch demonstrieren, dass eine Positivierung der Slow Cortical Potentials
zu einer energetischen Abschwächung der übrigen EEG Aktivität führt. Diese Tatsache
kann zur Therapie von Epilepsie genutzt werden.
+31 (0) 475410123
