Samstag, 12. März 2016

Das EEG Spektrum Frequenzen und Bewusstseinszustand

Das EEG Spektrum (Frequenzen) – Fast Fourier Transformation

Transformation von Time-Related Domain zur Frequenzy Domain.
Die Transformation der time-related domain des Roh EEG zur frequency domain zur Erstellung von statistischen Asuwertungen, erfolgt durch eine mathematische Kalkulation, die Fast Fourier Transform (FFT). Jean Baptiste Fourier entdeckte, dass jedes wiederkehrende Signal in eine Serie von Sinuswellen interpretiert werden kann. Die Aufsplitterung einer komplexen Welle in ihre Komponenten kann man eine Fourier Analyse nennen. Fisch bemerkte dazu: “Die FFT Funktion basiert auf der Tatsache, dass jedes Signal als eine Kombination von Sinus und Kosinus Wellen unterschiedlicher Phasen, Frequenzen und Amplituden dargestellt werden kann.” (Fisch, 1999, p 125[L1] ). Das Quadrieren dieser Fourier Koeffizienten erfolgt, um ein Power Spektrum zu erhalten, das die in Picowatt (pW) gemessene Power verschiedener Frequenzen zu einem bestimmten Messpunkt anzeigt. Diese Art der Darstellung wird beispielsweise benutzt, in den Datenauswertungen der meisten Assessment Programme der unterschiedlichen Anbieter von Neurofeedbacksoftware. Der Begriff Power wird auch in Thatchers NeuroGuide Programm benutzt, steht dort aber für quadrierte Microvolt Daten, die nicht mit einem Konstantwert multipliziert werden. Die NeuroGuide Software nennt diese Einheiten Pikowatt. Andere Programme wie beispielsweise BioGraph benutzen als Messgröße Mikrovolt, ein Wert, der besser zum Roh EEG passt, der aber keine so dramatischen Differenzen zwischen den Magnituden der Frequenzbänder anzeigt, weil die gewählte Maßeinheit kleiner ist. (Das Quadrieren einer Mikrovolt Ration ergibt eine Ratio in Pikowatt; wie auch immer, leichte Variationen der Messbedingungen die zu den ermittelten Werten führten, können diese Differenz überlagern.) Es muss angemerkt werden, dass das EEG nicht tatsächlich nur aus Signalen von Sinus Wellen besteht. Nichtsdestotrotz ist das Power Spektrum beachtenswert genau und ein wertvolles Instrument zur Auswertung des EEG.

Absolute Messwerte in den Frequenzbändern
Absolute band values sind Berechnungen, die auf Werten unterhalb der Spektralkurve dieser Frequenz basieren (Beispielsweise 4-8 Hz).  Das Dividieren zweier absolute band values führt zum Wert der RATIO genannt wird (eine solche Ration für Theta/Beta Werte wird berechnet durch den Wert der Aktivität bei 4-8 Hz geteilt durch den pW Wert der Aktivität zwischen 13 und 21 Hz) Theoretisch gleicht diese Berechnung die unterschiedlichen Messbedingungen verursacht durch Haut und schlechten Kontakt aus. Nur so werden Vergleiche zwischen den Ratios von Personen mit ADHS wissenschftlich vergleichbar. (Monastra et al., 1999; Jansen, 1995; Mann, 1992).

Warnungen
Erinnern sie sich: nach dem Quantifizieren des EEG verfügen wir über Messwerte und Grafiken (Spektral und topographische Darstellungen) die aber keine Aussage über die Morphologie des EEG beinhalten oder über unvermittelt auftretende Einzelwellen. Spikes und Wave Komplexe sind nicht in dieser Information enthalten. Die topographische Karte hilft uns auch nicht dabei, eine Aktivität zu lokalisieren. Topographische Karten sind ein Hilfsmittel die EEG Aktivität unter einer großen Anzahl von Elektrodenpositionen darzustellen. Sie zeigen exakt, welche Elektrodenposition die maximale Power einer bestimmten Frequenz aufweist. Man sollte aber sehr vorsichtig sein, bei der Interpretation dieser Karten. Aber erinnern sie sich bitte daran, dass einige wenige Amplituden mit hoher Amplitude den gleichen Messwert haben können wie eine deutlich kleiner Amplituden derselben Frequenz. Die Analyse wird aber ebenso durch Artefakte erschwert, so dass es Pflicht ist, die EEG Daten sorgfältig zu erheben und von Artefakten zu säubern, ehe man eine quantitative Auswertung versucht. Es ist unabdingbar, dass man das Roh EEG immer im Auge hat, bevor man zu irgendeinem Schluss gelangt. Topografische Karten beeindrucken, aber sie sollten im Gedächtnis behalten, dass es in Wahrheit nur 19 Messwerte eines 19 Kanal Assessments sind. All diese Messwerte, die farblich dargestellt werden, sind Annäherungswerte (Schätzwerte) Die einzige Möglichkeit, die räumliche Auflösung zu verbessern besteht darin, die Anzahl der Messelektroden zu vermehren. Wie auch immer, auf die Zielsetzungen der Neurofeedbackinterventionen hat das alles nur einen geringen Einfluss.


Wellenformen, Frequenzen, Phase und Synchronizität
Morphologie
Morphologie (oder Wellenform) meint die Form einer Welle. Die folgenden Begriffe werden nur kurz im Basistext definiert, weil sie diese wahrscheinlich nie benutzen werden, aber sie könnten in Fachbüchern auf sie stoßen.

Reguläre und Irreguläre Wellen
Reguläre Wellen  können als Sinuswellen auftreten, bogenförmig oder auch asymmetrisch und triangular, wobei sie wie die Zacken eines Sägeblattes aussehen. Irreguläre Wellen verändern in einem bestimmten Rhythmus Frequenz und Morphologie. 

Monophasische/Biphasische/Triphasische, Transiente, und Rhythmische Wellenformen und Wellenkomplexe
Eine Welle ist monophasisch, wenn sie entweder auf oder abwärts geht, biphasisch, wenn sie auf- und abwärts geht und triphasisch, wenn sie aus dreien solcher Komponenten besteht. Eine transiente Welle hebt sich deutlich gegen das Hintergrund EEG ab. Ein Komplex ist eine Sequenz von zwei oder mehreren Wellen, die wiederkehren in einer bestimmten, gleichbleibenden Form (Fisch, p 145). Sinuswellen, wie z.B. Alphawellen oder Spindeln wie Schlafspindeln oder ähnliche Wellen wie die des sensomotorischen Rhythmus, werden als rhythmisch beschrieben. 

Aktivität: Generalisierte und Lateralisierte Wellen
Die beobachtete Aktivität kann generalisiert, lateralisiert oder fokal sein. Generalisierte Wellen sind weit gefächert und diffus, erscheinen zur gleichen Zeit in den meisten Kanälen, die aufgezeichnet werden Die Quelle kann näher eingegrenzt werden, wenn man eine Referentiale Montage zur Auswertung benutzt, die anzeigt, dass das Maximum dieser Welle nur an einer Elektrode gemessen wurde, oder bei einer Phasenumkehr, die man in einer bipolaren Montage erkennen kann. Lateralisierte Wellen sind solche, die hauptsächlich auf einer Seite des Kopfes beobachtet werden. Fokale Wellen treten nur an einem Messpunkt oder unter einem Areal auf.

Phase

Wenn Wellen in Phase auftauchen, bedeutet das, dass sie zur gleichen Zeit absolut identisch auf einer anderen Region des Gehirns auftauchen. Wenn sie nicht übereinstimmen sind sie „out of phase“. Wie auch immer, die Wellen können auf gleiche Art und Weise auf und ab schwingen, aber trotzdem nicht zusammenhängen.  In diesem Falle würde eine Zeitlücke bestehen, die als „phase angle“ bekannt ist. Wenn dieser Winkel 180 Grad beträgt, wandern die Peaks in die jeweilige Gegenrichtung und das Ganze würde „phase reversal“ genannt. 

Anmerkungen (Fisch): “Phase: (1) Zeit oder Polaritäts Verhältnis zwischen einem Punkt auf einer Welle, in einer Ableitung und dem identischen Punkt auf derselben Welle, die sich gleichzeitig  in  einer anderen Ableitung findet. (2) Zeit oder Winkelverhältnis zwischen einem Punkt auf einer Welle und dem Anfang der Bewegung auf derselben Welle, gewöhnlicherweise ausgedrückt in Winkelgraden oder Radien.” (Fisch, p450) 

Note: Für den Begriff Richtung kann man auch das Synonym Kanal benutzen. Derivation meint den Prozess der Messung von einem Elektrodenpaar in einem EEG Kanal. (Fisch, p 443).

Synchronizität
Wenn die gleiche Wellenform zur gleichen Zeit auf beiden Seiten des Kopfes erscheint, sind sie in Phase und bisynchron. Wellen, die in verschiedenen Frequenzbändern ohne eine konstante zeitliche Beziehung erscheinen, werden asynchrone Wellen genannt. (Fisch, p 152)


Dominante Frequenz und Alter
Alter ist ein bestimmender Faktor bei der Feststellung der dominanten Hirnfrequenz. Die dominante Frequenz, gemessen mit geschlossenen Augen, liegt beim Erwachsenen normalerweise im Alpha Band um die 10 Hz. Es ist allgemein beschrieben, dass höhere Alpha Peak Frequenzen bei intelligenteren Menschen gefunden werden, das ist hauptsächlich dann der Fall, wenn der Alphapeak bei geschlossenen Augen bei 11 Hz und höher liegt. Die Intelligenz eines solchen Probanden ist wahrscheinlich höher als die eines, dessen Alpha Peak Frequenz bei 9,5 Hz endet. Eine höhere Intelligenz ist aber nicht immer vorteilhaft. Tom Budzynski merkte an, dass einige der brilliantesten Köpfe des Silicon Valley, mit denen er gearbeitet hat, sehr hohe Alpha Frequenzen besaßen, dafür aber sehr labil waren.

In frontalen und zentralen Regionen ist bei Kindern unter 3 Jahren Delta dominant. Von 3 bis 5 Jahren wechselt die dominante Frequenz zu Theta. Low Alpha wird dominant zwischen 6 und 8 Jahren und diese dominante Frequenz verschiebt sich dann Schritt für Schritt zu höheren Alpha Frequenzen, bis beim Heranwachsenden 10 Hz erreicht worden sind. Es ist wichtig, dass man den Entwicklungsaspekt des EEG im Gedächtnis behält, wenn man mit verschiedenen Altersgruppen arbeitet. Was bei einem 12 jährigen als Theta Exzess gelten würde, wäre beim 4 jährigen völlig normal.


Rhyhthmen und Asymmetrien

Alpha
Alpha ist normalerweise höher auf der rechten Seite, aber die Differenz zwischen den Hirnhälften sollte nicht größer als 1,5 sein (Gibbs & Knott, 1949).  Der Alpha Rhythmus sollte beim Erwachsenen höher als 8 Hz liegen. Wenn die Alpha Frequenz niemals 8 Hz überschreitet, ist das eine Auffälligkeit. Eine Differenz von 1 Hz zwischen beiden Hirnhälften im Alpha Bereich weist auf eine Auffälligkeit hin und zwar auf der Seite mit der niedrigeren Alpha Frequenz. (Fisch, p185, 187). Alpha wird in erster Linie in den posterioren Regionen gefunden und weit entfernt vom präfrontalen Alpha, das nach Fisch in erster Linie als Augen Artefakt zu interpretieren ist, zumindest, solange man das Gegenteil nicht festlegen kann. Frontale und zentrale Alphadominanz ist auffällig.

Der Alpha Rhythmus wird normalerweise geblockt, oder zumindest reduziert, wenn die Augen geöffnet werden. Die Abwesenheit jeglicher Abschwächung ist abnormal, ebenso wenn nur auf einer Seite Alpha geblockt wird (Bancaud’s phenomenon). Das Alpha bei geschlossenen Augen repräsentiert einen aufmerksamen Wachzustand, wenn die Person schläfrig wird, reduziert sich Alpha und Theta Aktivität steigt an.

Alpha wird mit dem visuellen System in Verbindung gebracht und scheint mit einem Ruhezustand bei vermindertem visuellen Input zusammenzuhängen.

Beta
Beta Aktivität im Bereich über 13 Hz wird vornehmlich beim Erwachsenen gefunden. Beta läuft eher desynchron als rhythmisch. Es ist fast immer ein Zeichen für eine normale Hirnfunktion. Sie Asymmetrie von Beta zwischen den Hirnhälften sollte nicht größer als 35% der Amplitude auf der Seite mit der höheren Amplitude sein. Wenn die Differenz größer ist, ist die Seite mit der niedrigeren Amplitude abnormal. (Fisch, p 181)


Bewusstseinszustände, Wellenformen und EEG Bänder

Historischer Kontext
Unterschiedliche Wellen werden in den unterschiedlichen EEG Bändern beobachtet. Eine sehr schöne Analogie ist die zu einer Seeoberfläche. Es gibt sehr große Wellen, zum Beispiel von einer Fähre, und kleinere regelmäßigere Wellen wenn ein Motorboot vorbeifährt, und leicht unregelmäßige und desynchrone Bewegungen, wenn ein Wind über den See fegt. Wechselnde Ladungen wechseln zwischen positiv, negativ und dann wieder positiv. Wechselnde Ladungen werden deshalb Wellen verursachen, wenn sie eine Zeit lang aufgezeichnet werden. Dieser Vorgang wurde erstmals von Richard Caton 1875 beschrieben, als er einen Galvanometer benutzte, um die elektrische Aktivität im Kortex eines Hasen nachzuweisen. Er zeigte die Wellen mit Hilfe eines Lichtes, das die Wellen als Schatten auf der Wand sichtbar machte. 1920 war es Hans Berger, der als erster ein menschliches EEG aufzeichnete und darüber berichtete. Er benutzte Papieraufzeichnungen mit Hilfe einer Reihe von Stiften die mit den verschiedenen EEG Kanälen verbunden waren. Das war die allgemein übliche Methode, bis uns Computer ermöglichten, das EEG als digitalisiertes Signal einzufangen und auf dem Computerbildschirm darzustellen. Einige Krankenhaus EEG Geräte schreiben immer noch auf Papier, aber auch die Neurologen wechseln immer öfter zum Computer Display.


Frequenzbänder


Bevor wir Bandbreiten beschreiben ist es wichtig, zu verstehen, dass die Frequenz einer Welle nur die Anzahl des Vorkommens dieser Welle in der Sekunde ist. Wenn wir uns vorstellen, dass ein Motorboot 4 Wellen produziert, die in einer Sekunde ein Dock passieren, dann wissen wir, dass jede von diesen Wellen 250 ms dauerte. Die Frequenz dieser Welle würde bei 4 Zyklen in der Sekunde liegen. Das wird gewöhnlich als 4 Hz bezeichnet. Hz ist eine Abkürzung des Namens eines deutschen Physikers, Heinrich Hertz, der am Ausgang des 19 Jahrhunderts als erster Wellen auf diese Art beschrieb. Vier Hz liegt im Theta Band, wie weiter unten beschrieben werden wird. Das EEG ist größtenteils eine wellenförmige Linie. Diese Linie besteht aus Wellen mit vielen unterschiedlichen Morphologien und Frequenzen, gemessen nach der Anzahl des Vorkommens dieser Welle in einer Sekunde. Manchmal sieht man schnelle Wellen, die auf langsameren Wellen reiten. Alle Frequenzen sind in der schmalen Wellenlinie des EEG zusammengemischt anwesend. 

Bandbreiten beschreiben die Breite bestimmter Frequenzbänder. Beispielsweise wird die relativ hohe Amplitude einer synchronen Alpha Welle, die wir bei geschlossenen Augen des Probanden zu sehen bekommen, normalerweise in einem Frequenzbereich zwischen 8 und 12 Hz liegen 8-12 Cycles pro Sekunde. Es gibt aber auch langsamere Alpha Wellen, speziell bei Kindern, die nur bei 6-7 Hz liegen oder auch schnellere, die bei 13-14 Hz liegen. Es ist die Morphologie, nicht die Frequenz, die entscheidet, was eine Alpha Welle ist und was nicht. Ort, Amplitude und Reaktivität wie beispielsweise beim Alpha Block durch Augen Öffnen, bieten weitere Hinweise. Eine typische Bandbreite ist niemals statisch. Der folgende Abschnitt diskutiert einige der typischen Bandbreiten und das Alter sowie den mentalen Zustand, der vorliegt, wenn eine bestimmte Bandbreite hauptsächlich beobachtet wird.

Das Spektrum
Um es leichter zu machen, welche Bandbreite hohe Amplituden aufweist und welche niedrige während unterschiedlichen mentalen Zuständen und Tätigkeiten, wird eine Spektrum benutzt, also ein Histogramm, dass die Amplitude in jeder Frequenz normaleweise zwischen 2 und 32 Hz zeigt. Es kann hilfreich sein, ein Spektrum abzudecken, das bis 60 Hz reicht, so dass man elektrische Interferenzen aus dem Stromnetz oder Muskelartefakte besser erkennen kann. Hohe 60 Hz Aktivität kann aber auch ein Hinweis auf eine schlechte Impedanz sein, die von einem unzureichenden Kontakt zwischen Haut und Elektrode herrührt. (In Europa, Asien und Australien arbeitet das Stromnetz mit 50 Hz) Um zu verstehen, was ein Spektrum ist, stellen sie sich bitte 61 Container in einer Reihe vor. Dann fragen sie den Computer, aus dem sehr komplexen EEG all jene hervorzuheben, die 1 Hz haben, um diese in einem Turm zu stellen. Dann bitten sie den Computer dasselbe mit allen 2 Hz Wellen zu tun und diese als zweiten Turm aufzubauen, dann alle mit 3 Hz und so immer weiter bis 62 Hz.  Dann befehlen sie dem Computer daraus ein Histogramm zu erstellen, der Höhe jeder Reihe, um die Power in Pikowatt zu repräsentieren (oder die Amplitude in Mikrovolt, abhängig davon, welches EEG Gerät sie benutzen.) Die schnellen, modernen Computer sind in der Lage, diese mathematische Leistung (Fast Fourier Transformation) in Millisekunden als Graphik zu präsentieren. Die Amplitude nimmt gewöhnlich kontinuierlich ab, wenn man sich von 2 Hz zu 62 Hz bewegt, weil Knochen und Haut schneller Frequenzen stärker reduzieren als langsame Frequenzen. Deshalb gilt, wenn man einen starken Anstieg oder eine Absenkung in irgendeinem speziellen Bandbereich wahrnimmt, dass diese Tatsache auffällig ist. Als Ausnahme gilt der Anstieg des Alpha Bands beim Erwachsenen mit geschlossenen Augen. Man wird einen steilen Anstieg der Alpha Aktivität sehen.


Magnitude und Amplitude
Wir sprachen bereits über die Magnitude der Welle als gemittelten Powerwert in Pikowatt innerhalb einer definierten Zeitperiode. Die Amplitude ist die Höhe der EEG Welle gemessen in Mikrovolt, einem Millionenstel Volt. In den meisten EEG Geräten zeigt jede Grafik die durchschnittliche Amplitude dieser Frequenz in einer Sekunde. Das Verhältnis zwischen zwei Messungen ist das Power das Quadrat der Amplitudenstärke ist (x 6.14) Dementsprechend ist die Power erheblich höher.


Sensitivität und Gewinn 
Die EEG Geräte wurden so eingestellt, dass sie eine genaue Schätzung der Amplituden der EEG Wellen erhalten. Diese Amplituden Messung basiert auf dem Vergleich des EEG Signals mit der Höhe eine Welle eines Kalibrierungssignals. Der Verstärker vollbringt seine Arbeit in Kategorien der Sensitivität und des Gewinns. Dementsprechend haben Verstärker bekannte Sensitivitäten die in einer festen Einheit in µV/mm bekannt sind (Eine höhere Sensitivität bedeutet geringere Verstärkung der Aufnahme) Damit wird ein Kalibrierungssignal von 50 mv eine Abschwächung der Welle um 7 mm bedeuten, da der Verstärker eine Sesitivität von 7 mv/mm besitzt. Also wird jedes Signal, das 4 mm hoch ist zu einer Amplitude von 28 mv (7 mm x 4 mv)(see Fisch, 1999, p45, 149). (Diese Ausführungen setzen voraus, dass das Kalibrierungssignal mit demselben Filter und den gleichen Gains gesetzt wurde. Sie müssen die Sensitivität verändern, wenn sie mit verschiedenen Altersgruppen arbeiten, weil Kinder eine sehr viel höhere Amplitude besitzen als Erwachsene. Sie müssen die Sensitivität herabsetzen und damit die Verstärkung mindern, wenn sie mit Kindern arbeiten.

Gain oder Gewinn ist ein Begriff, der das Verhältnis der Voltstärke eines Signals am Verstärkerausgang in Beziehung setzt zur Voltstärke am Verstärkereingang. Beispielsweise ist ein gain  von 10V/10mv = 1 Million. Man findet den Gain Wert in den Spezifikationswerten des Verstärkers. Ein Gain von 1 Million (oder 106) entspricht 120 Dezibel. Ein einfacher Weg das zur berechnen ist die Multiplikation der Power mit dem Faktor 20 plus 10 (20 x 6 = 120 Dezibel)



Der Zusammenhang zwischen typischen Bandbreiten und mentalen Zuständen
Es gibt keine guten oder schlechten Frequenzen. Alle Frequenzen sind im richtigen Augenblick bei der Bewältigung einer bestimmten Aufgabe adäquat. Die effizientesten Gehirne zeigen Flexibilität und sind in der Lage, entsprechend jeder Aufgabe, zwischen den Frequenzen zu wechseln. Man könnte die Frequenzbänder mit den Gängen eines Autos vergleichen; man braucht alle Gänge und man wünscht sich, das man sie leicht wechseln kann.


Delta
0.5-3 Hz (0.5-3 Zyklen in der Sekunde) Wellen werden Delta Wellen genannt. Delta ist bei Kleinkindern die dominante Frequenz. Diese Wellen werden wahrscheinlich im Kortex generiert (Layer V) und haben eine Korrelation mit Perioden verringerter Aktivität von Pyramidenzellen. Diese Wellen werden bei Menschen aller Altersgruppen im Schlaf gefunden. Im Stadium 4 Schlaf sind mehr als 50% der EEG Wellen im Delta Bereich. Im Wachzustand kommen sie bei Kleinkindern vor oder bei Kindern mit Lernschwierigkeiten sowie bei Menschen mit Hirnschäden. Delta Aktivität ist die dominante Frequenz bei gesunden Kleinkindern die älter als 6 Monate sind. Zu beachten sind Eye Blinks und Augenbewegungen, die Delta ähnliche Artefakte erzeugen.

Theta
3-7 Hz, 4-7 Hz oder 4-8 Hz Wellen werden  Theta Wellen genannt. Hauptsächlich stammt dieser Rhythmus wohl von Generatoren im Thalamus und dem limbischen System (Septal Area). Hippokampales Theta wurde bei Ratten und vor Kurzem auch bei Menschen beobachtet. Es scheint mit der Aktivierung von Erinnerungen und der Fähigkeit auf Stimuli zu reagieren oder nicht, zusammenzuhängen. Theta Wellen dominieren das EEG zwischen  6 Monaten und 6-7 Jahren. Bei älteren Klienten ist das starke Vorkommen von Theta Aktivität mit Müdigkeit und Geistesabwesenheit z.B. im Unterricht oder bei der Arbeit assoziiert, aber auch bei der Aufmerksamkeit gegenüber dem äußeren Geschehen. Man denkt, dass diese Art des Theta von Nuklei des Thalamus stammt. Man wird wahrscheinlich trotz der hohen Theta Aktivität seinen Weg ohne Stolpern gehen können, weil man sich auf automatisierte Reaktionen verlassen kann. Es mag aber auch sein, dass der sehr Kreative eine hohe Theta Aktivität während eines Schaffensprozesses zeigt, weil dieser Bewusstseinszustand dem hypnagogischen Zustand vor dem Einschlafen ähnelt. Tatsächlich soll Thomas Edison kleine Auszeiten mit einem kleinen Ball aus Metall, den er in der jeder Hand hielt, und einer Metallplatte am Boden eingelegt haben. Seine Absicht war es, den Moment eines besonders kreativen Zustandes, kurz vor Einsetzen des Schlafes, zu nutzen. Durch die sich im beginnenden Schlaf entspannenden Muskeln, würde er seine Hände öffnen und der auf die Metallplatte aufschlagende Ball würde ihn wecken. Daraufhin würde er sehr rasch die Ideen, die ihm gekommen waren aufschreiben. Analytiker nutzen diesen Zustand bei Ihren Klienten zum freien Assoziieren von Erinnerungen und Fantasien. Wellen mit einer Frequenz von 7 Hz können aber auch bei einem Menschen beobachtet werden, der Visualisiert. Während des Vollbringens von Spitzenleistungen wird man einen Anstieg der Theta Aktivität zwischen 6 und 8 Hz beobachten, als Hinweis auf eine intensive Verarbeitung von Informationen. Vielleicht ist das aber auch nur ein Zeichen, dass Visualisierungstechniken benutzt werden, oder Theta reflektiert in diesem Fall Prozesse der  Erinnerung und der kognitiven Verarbeitung. Der Zeitpunkt an dem das Powerspektrum der Alpha Amplitude sich mit der Theta Aktivität überschneidet wird die Transitions Frequenz genannt: erwähnt werden muss natürlich, dass exzessives Theta typischerweise bei Menschen mit Aufmerksamkeitsstörungen zu beobachten ist.

Alpha
8-12 Hz  Solche Wellen werden Alpha Wellen genannt, wenn sie eine regelmäßige Sinusform zeigen. Der Generator dieses Rhythmus liegt wahrscheinlich ebenfalls im Thalamus. Diese symmetrischen Wellen werden bei 90% aller Menschen bei geschlossenen Augen beobachtet. Diese Wellen sind die dominante Frequenz des EEG (bei geschlossenen Augen) zwischen 9-11 Jahren und dem Erwachsenenalter. Wir stellen uns den Alpha Zustand gerne als Resting State, also Ruhezustand vor. Wenn wir eine Problemlösung beenden (beispielweise, wenn ein Pilot gelandet ist, oder wenn ein Kind eine Mathematik Aufgabe gelöst hat) scheint das Gehirn sich im Alphazustand auszuruhen. Wenn wir Kindern die Gehirnwellen erklären, sagen wir manchmal scherzhaft, dass das Gehirn ein sehr faules Organ ist. Es ruht sich im Alphazustand aus, immer wenn sich eine Gelegenheit ergibt. Wir reflektieren oft über ein Problem, während unser Gehirn Alpha produziert, es kann also auch ein Zeichen für einen kreativen Zustand sein. Klienten mit Angst- oder Stresssymptomen zeigen oftmals abgeschwächte Alphaaktivität. Wenn ein Mensch tagträumerisch ist, zeigt er Alphaaktivität an zentralen Ableitungspunkten, ebenso, wenn er meditiert  (vor allen Dingen, bei den Meditationstechniken, die einen inneren Fokus verlangen wie z.B. Yoga.) Alphaanstiege zeigen sich auch nach dem Genuss von Marihuana oder Haschisch, wobei nach dem Drogenkonsum die Erhöhung oft längere Zeit anhält.(bei geöffneten Augen) .

Low Alpha
8-10 Hz  Frequenzen werden meistens als Low Alpha bezeichnet. (Niedrig meint hier das Frequenz Band und nicht die Amplitude der Welle. Um es genauer zu sagen, was wir als Low Alpha bezeichnen ist das Alpha unter der Alpha Peakfrequenz des Probanden ermittelt bei geschlossenen Augen. Diese Peak Frequenz kann mit dem Alter oder dem kognitiven Abbau abnehmen. Wie bereits erwähnt haben intelligenter Menschen normalerweise eine höhere Alpha Peak Frequenz. Meditation wird oftmals mit Alpha Frequenzen in Verbindung gebracht. Es ist ein ruhiger und entspannter Zustand, aber es ist auch ein Zustand, in dem uns die äußere Welt wenig interessiert: Wir befinden uns sozusagen im eigenen Kopf. Wenn mich Studenten fragen: “Ist Alpha nicht wirklich eine gute Frequenz?” antworte ich, ja, das ist sie, aber man sollte im Hinterkopf haben, dass ein meditativer Zustand im Klassenraum oder in einer Vorlesung ungünstig ist. Man wünscht sich einen der Situation angemessenen mentalen Zustand. Sowohl Low Alpha als auch Theta zeigen im Tagesablauf schwankende Variationen. Gegen 11 Uhr vormittags werden höhere Amplituden beobachtet als um 13 Uhr oder um 15 Uhr. Die Höhe der Amplitudenveränderung und der exakte Zeitpunkt variieren zwischen Individuen und hängen auch mit Erschöpfung zusammen. Die Peaks sind aber unabhängig von der Nahrungsaufnahme. Die Veränderungen der Amplituden im Tagesablauf sind für den Therapeuten wichtig, der Pre und Post EEG Messungen vornehmen möchte. Vergleichbare Daten erhält man nur zur gleichen Tageszeit.

High Alpha
11-12 Hz (oder 11-13 Hz) kann als High Alpha bezeichnet werden. Frequenzen um 11-12 Hz können mit einem Zustand offener Aufmerksamkeit (open awarness) assoziiert werden. Mit open awarness ist ein Zustand gemeint, in dem man in der Lage ist, auf alle möglichen Veränderungen in der Umgebung rasch zu reagieren. Bei Athleten ist dieser Bewusstseinszustand assoziiert mit raschen Reflexen und exakten Reaktionen. Die Fähigkeiten Situationen zu erfassen, die ein Profi Hockeyspieler, ein Fußballstar oder ein Träger des schwarzen Gürtels, der in der Lage ist mit mehreren Gegnern zu kämpfen, wird gerne mit 12 Hz Aktivität in Verbindung gebracht. (Obwohl es in Situationen des wirklichen Lebens nicht nachgewiesen ist). Der Bewusstseinzustand, der durch eine erhöhte Aktivität im Frequenzband zwischen 10 und 12 Hz angezeigt wird, gilt als ein Zustand körperlicher und mentaler Ruhe, den man benötigt, bevor man handelt: beispielsweise der Moment, bevor und auch der während der Bogenschütze einen Pfeil abschießt. (Landers, 1991). Open Awareness ist ein Teil des Bewusstseinszustandes, den man die Zone nennt. Der ideale mentale Zustand den alle Top Leister aufsuchen um ihre besten Leistungen abzurufen. Die Produktion von Frequenzen zwischen 11-13 Hz EEG Aktivität ist wahrscheinlich das allgemeinste Ziel jeden Peak Performance Trainings im Neurofeedback.


Beta
Beta Wellen sind schneller als 12 Hz. Mit Ausnahme des Sensomotorischen Rhythmus, der weiter unten näher beschrieben wird, werden Beta Wellen vom Hirnstamm und dem Kortex generiert. Im Kortex zeigt Beta lokale Aktivität in einer eingegrenzten Zone unter der aktiven Elektrode an. Wir produzieren Beta im Wachzustand, wenn wir geistig beweglich, nach außen orientiert, logisch, aufmerksam und lösungsorientiert sind. Es wird auch zu beobachten sein, wenn wir einem Vortrag zuhören oder ein Problem lösen. Es kann aber auch sein, dass wir angespannt und ängstlich sind. Beta ist ein Anzeichen guter Funktion, aber eine Asymmetrie von mehr als 35% kann auf eine Abnormalität auf der Seite mit der niedrigeren Amplitude hinweisen. (Fisch, 1999, p 192). Exzessives Beta kann auch eine Folge einer Medikation mit Benzodiazepinen oder Barbituraten sein. Das breite Beta Band kann in schmalere Frequenz Bänder aufgeteilt werden, die mit anderen kortikalen Funktionen zusammenhängen, wie im Folgenden beschrieben.

Sensomotorischer Rhythmus
13-15 Hz wird Sensomotorischer Rhythmus genannt (SMR), wenn er am Sensomotorischen Streifen (C3, Cz, C4) gefunden wird. Wie bereits erwähnt besitzt diese Frequenz keinen griechischen Buchstaben, der sie bezeichnet, weil Sterman bereits 1967 die Bezeichnung SMR kreiert hat. Es handelt sich um eine sehr spezielle Form von EEG Wellen, die spindelförmig ist. Sie wird im ventral-basalen Nukelus des Thalamus produziert. Es handelt sich ebenfalls um eine Art Ruhemodus. SMR erscheint immer dann, wenn eine Aktivitätsverringerung der sensorischen und motorischen Bahnen, die durch den Thalamus laufen, zu beobachten ist; das bedeutet, SMR tritt immer dann auf, wenn dem sensorischen Input und dem motorischen Output weniger Aufmerksamkeit geschenkt wird. Es ist notwendig, aber nicht ausreichend, dass man sich ruhig verhält, um diesen Rhythmus zu produzieren. Ein Wechsel des Muskeltonus zeigt an, dass die Person (oder die Katze, bzw. der Affe in Stermans frühen Versuchen) mental aufmerksam ist, ohne dass sich die Muskelanspannung erhöht. SMR wird entlang des sensomotorischen Streifens des Kortex gemessen, die gleichen Frequenzen werden an allen anderen Ableitungspunkten Beta genannt. Die Form dieser Wellen, die im gleichen fFequenzband liegen, aber anderswo gemessen werden, ist normalerweise eine andere: es handelt sich um desynchrone schnelle Wellen, die keine Spindelform aufweisen. Anzumerken ist wohl, dass die Spindelform der Wellen deutlicher sichtbar ist, wenn die Elektroden, wie in Stermans Versuchen, implantiert werden. An der Kopfoberfläche ist es schwerer diese zu erkennen. SMR scheint mit einem ruhigen mentalen Zustand mit einer Tendenz, nachzudenken, ehe man handelt, assoziiert zu sein. Es ist also wichtig, SMR anzuheben, bei all den Klienten, die Probleme mit Hyperaktivität oder Impulsivität haben.

Low Beta
16-20 Hz Frequenzen nennen wir in der Regel Low Beta. Wir betrachten es als das Problemlösungs Beta. Natürlich wird Beta auch zwischen 12 und 15 Hz gesehen und manchmal auch bei Frequenzen über 20 Hz. Während des ersten EEG kann der Beta Anstieg dem Kind und den Eltern leicht demonstriert werden, indem man das Kind multiplizieren lässt, während eine Auswertung des EEG Spektrums in Einzelfrequenzen als Grafik oder Zahl sichtbar ist.  Das kann sehr beeindruckend sein, wenn eine 17 Hz Aktivität im gleichen Augenblick in der Amplitude anwächst, während Theta und Low Alphawerte (8-10Hz) augenblicklich sinken. 

High Beta
Beta Spindeln  
Damit sind Ausbrücke oder Brursts von Beta Wellen in raschem Steigen und Fallen, das wie eine Spindel aussieht, gemeint. Obwohl es auch unter 20 Hz liegen kann, liegen die meisten Spindeln von schnellem Beta über 20 Hz. Sie können mit einer epileptischen Aura in Verbindung stehen. Sie könnten auch zu einem Krankheitsprozess gehören oder kortikale Irritabilität anzeigen. Sie werden bei ADHS beobachtet. Im zweiten Teil des Buches diskutieren wir, wie der Zusammenhang zwischen einem Herabtrainieren von Beta in betroffenen Regionen und einer Abnahme der Symptome, zu erklären ist.

19-21 Hz or 20-23 Hz Beta scheint bei ängstlichen Patienten anzusteigen (über das Beta Level von 16-18 Hz). Dieser Anstieg könnte mit emotionaler Intensität zusammenhängen. Man sollte bei jedem Klienten prüfen, ob dieser Anstieg mit produktiven Gedanken, die produktiv, aber zu intensiv sind, zusammenhängt oder mit unproduktivem, Angst besetzten Denken.

Anmerkung:
Wichtig für Neurofeedbacktherapeuten ist es, immer zu wissen, wie das innere Erleben des Klienten ist. Dabei sollte das Prüfen der Emotionen des Klienten ohne einen künstlich vorab hergestellten Bezug zu einer Hirnfrequenz erfolgen.

24-36 Hz Beta wird bei Menschen die besorgt sind oder an Gedankenrasen leiden oft als hohe Amplitude beobachtet. Solche Klienten fühlen sich oft ausgebrannt. Sie können an Hypervigilanz leiden. Wir müssen bei Menschen Mitte Zwanzig mit einer solchen Spitze auch daran denken, dass sie oder Familienmitglieder alkohol- oder drogenabhängig sind. Es könnte ein Hinweis darauf sein, dass der Klient eine Tendenz besitzt, Angst mit dem Trinken von Alkohol oder der Einnahme von Drogen zu mildern. Aber bitte Vorsicht: solche hochfrequenten Bursts von Beta werden auch bei äußerst intelligenten Personen bei Multitaskingaufgaben beobachtet. Frequenzen über 30 Hz werden manchmal als Gamma Wellen bezeichnet.

Sheer Rhythmus
38-42 Hz Beta wird als Sheer Rhythmus bezeichnet, unter Bezugnahme auf David Sheer, der in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts Studien über das Erhöhen von 40 Hz Frequenzen erstellte. Dieser Ryhthmus scheint wichtig für das Lernen zu sein. Er könnte einen Typ der Aufmerksamkeit anzeigen, der es dem Menschen erlaubt, verschiedene Aspekte eines Objekts in einer Zusammenfassung zu ordnen. Diese Frequenz wird deshalb, unter Bezugnahme auf einige Kliniker, Bindungs Rhythmus genannt, und wird mit Spitzenleistungen in Verbindung gebracht. Untersuchungen an der Penn State University, State College Campus, zeigten, dass Athleten, die auf einem Balance bord angehalten wurden, sich so weit wie möglich vorzuneigen 40 Hz Aktivität immer dann produzierten, wenn sie ihre Balance korrigierten, um nicht zu stürzen. Einer der Athleten, der eine Hirnerschütterung ausheilte, zeigte schlechtere Balanceergebnisse und war tatsächlich nicht in der Lage 40 Hz Frequenzen zu generieren. Wir sind deshalb bedacht darauf, diese Frequenzen niemals in einen Inhibit der Artefakte einzubauen (EMG). 


EMG
Schnelle scharfe Wellen oder ‘H’ Formen werden beobachtet, wenn es EMG (Elektromyogramm) Interferenzen gibt. Die Frequenz der meisten Muskelbewegungen liegt über 60 Hz, aber sie besitzt eine hohe Stromstärke, die den Filter überschwemmt und eine Interferenz mit den langsamen Frequenzen, die man im EEG beobachtet, eingeht. In unserer EEG Arbeit nennet man solche Interferenzen Artefakte. Damit ist ein Signal gemeint, das nicht vom EEG stammt.  EMG Artefakte werden eher die niedrigeren Amplituden hoher Frequenzen als die hohen Amplituden langsamer Frequenzen überlagern.

Allgemeine beschreibende Ausdrücke des Neurofeedback.

Slow Waves (langsame Wellen)
Damit sind alle Wellen gemeint, die langsamer als 12 hz sind, inklusive Delta, Theta und Alpha Wellen.

Fast Waves (schnelle Wellen)
Damit sind alle Wellen gemeint, die schneller als 12 Hz sind (12 Hz kann als langsam oder als schnell betrachtet werden, je nach der Wellenform, (Alpha oder SMR/Beta)


Wellen, die normalerweise in der Neurofeedbacktherapie keine Rolle spielen.

Lambda Waves (Lambda Wellen)
Lambda Wellen sind positive, sägezahnartige Wellen, die in den occipitalen Regionen des Gehirns gefunden werden. Sie werden hervorgerufen durch visuelles Scannen oder das detailgenaue Betrachten eines Gegenstandes. Sie dauern 100-250 ms. Sie werden im typischen Krankenhaus EEG selten beobachtet, weil diese immer bei geschlossenen Augen erhoben werden. Wenn wir ein Full Cap Asssessment machen, sehen wir diese Wellen oft, weil wir den Klienten dabei lesen lassen. Lambda ist nur dann als abnormal zu betrachten, wenn die Wellen stark asymmetrisch sind. Die Abormalität liegt auf der Seite mit der niedrigeren Amplitude. (Fisch, p193). In diesem Text werden diese Wellen nur erwähnen, uns aber nicht weiter darüber auslassen.We will just mention, not focus, on this wave form in the discussions in this basic text.







In der unteren Grafik zeigt Gunkelman , dass Lambda Wellen scharf abwärts zeigen (elektrisch positiv), und sie werden gehäuft auftreten, wenn die person liest.






 [L1]Do we need a year, at least on first reference in this section? It is only text by fish and s in the reference list

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Warum ein 1 Kanal Training