Worauf basiert Neurofeedback

EEG Biofeedback (oder Neurofeedback) basiert auf zwei Tatsachen. Zuerst einmal darauf, dass die elektrische Aktivität des Gehirns – gemessen im EEG – Bewusstseinszustände spiegelt und darauf, dass man die elektrische Aktivität und damit die damit zusammen hängenden Bewusstseinszustände trainieren kann. Die elektrische Aktivität des Gehirns kann gemessen und auf einem Computerbildschirm fast in Echtzeit (50-100 ms ) dargestellt werden. Auf dem Computerbildschirmen werden Wellenlinien gezeigt. Die meisten Menschen kennen das EKG, das der Arzt schreibt, um die Herzaktivität zu messen. Das EEG ist ähnlich nur wesentlich weniger gleichmäßig. Es sieht ein wenig aus wie die gekräuselte Oberfläche eines Sees. Was wir beobachten ist eine Mischung verschiedener Wellenformen: da sind schmale, kurze Wellen mit niedriger Amplitude und nur wenig Kraft oder Power, wie sie ein leichter Wind auf der Oberfläche des Wassers verursachen würde, und zwar mit hoher Frequenz, während größere Wellen, (höhere Amplitude und mehr Power) die den Wellen, die von einem großen F-ährschiff verursacht werden, ähneln, mit eher langsamerer Frequenz auftauchen. Die kleinen Wellen auf der Oberfläche eines Sees ändern Amplitude und Frequenz mit jedem über das Wasser streichenden Windstoß, deshalb laufen sie desynchron. Die größeren Wellen erscheinen hingegen regelmäßiger und in einer gewissen Synchronizität. Wir haben bereits angemerkt, dass es unterschiedliche Auslöser der verschiedenen Wellenformen gibt: das Fährschiff und den Wind. Tatsächlich könnten wir uns auch ein kleineres Motorboot vorstellen, das an uns vorbeifährt und eine regelmäßige, synchron aussehende Welle mit einer ein wenig erhöhten Frequenz und erheblich weniger Kraft als die von der Fähre verursachten Wellen, erzeugt. Die kleinen Wellen können auf großen, in der Tiefe abrollenden Wellen aufgesetzt erscheinen, aber die Oberfläche des Sees ist immer in Bewegung.  Diese Analogie zur Wasseroberfläche sollte man im Gedächtnis behalten, während man das EEG beobachtet.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass moderne Elektronik und schnelle Rechner es möglich gemacht haben, EEG Wellen so umzuwandeln,  dass sie in allen Variationen als Grafiken auf einem Computerbildschirm erscheinen. Das Erlernen der Fähigkeit, die auf dem Computer sichtbaren Feedbacks zu verändern, bedeutet, dass der Klient gelernt hat, sein EEG zu steuern. Die Beherrschung der Selbststeuerung des eigenen EEG ist aber damit gleichzusetzen, dass man gelernt hat, die Gemütszustände, die durch die EEG Wellen gespiegelt wurden, zu verändern. Wenn das EEG Veränderungen in Thalamus-basalen und Ganglia-kortikalen Prozessen bedeutet, dann erlernt die Person in Wahrheit die Beherrschung dieser komplexen neuronalen Systeme.

Es ist wissenschaftlich belegt, dass eine positive Verstärkung eines erwünschten Verhaltens zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit der Wiederholung dieses Verhaltens führt (Edward Thorndikes: Gesetz der Auswirkung – Law of effect)

In unserem Falle belohnen wir die Produktion erwünschter Hirnfrequenzen. Die Belohnung besteht aus einer Erfolgsmeldung, die durch auditive oder visuelle Signale, die von einem Computer erzeugt werden, gegeben wird. Die Belohnung eines Verhaltens (oder einer Reihe von neurophysiologischen Reaktionen) führt zu einer stufenweise Veränderung oder einem Shaping der Frequenzanteile der Sequenz, die in einer  Anhebung der erwünschten Frequenzen innerhalb dieser Sequenz gipfelt, die wiederholbar ist. (Sterman, 2000) Dieses Shaping wird erzeugt durch einen Vorgang, den man operantes Konditionieren nennt.

Der Terminus Operantes Konditionieren sollte ursprünglich die Tatsache wiederspiegeln, dass das konditionierte Verhalten zu einer Abfolge von erlernten Reaktion führte, die eine  Aktion auslösten oder eine  das Umfeld betreffende Handlung initiierten. Technische Fortschritte zeigten, dass innere Veränderungen wie etwa die der Hauttemperatur oder des Herzschlages auf diese Art und Weise erlernt werden konnten. Von außen kommende Belohnungen waren also in der Lage, physiologische Veränderungen im Körper zu verursachen (Sterman, 2000) Damit wurde klar, dass Veränderungen nicht mehr allein vom äußeren Umfeld bedingt waren. Es bedurften einer neuen Bezeichnung für diese Verfahrensweise. Nach längerer Diskussion in den 60 er Jahren des letzten Jahrhunderts, wurde dafür schließlich der Begriff Biofeedback verwendet.

Wenn wir das Verhalten von Neuronenverbänden das wir im EEG erkennen, belohnen, benutzen wir den Begriff EEG Biofeedback oder Neurofeedback. Die Tatsache, dass das EEG Biofeedback signifikante und dauerhafte physiologische Veränderungen initiieren kann, wurde bereits in den frühen 70 er Jahren des letzten Jahrhunderts dokumentiert. (Review by Barry Sterman, EEG Markers for Attention Deficit Disorder: Pharmacological  and Neurofeedback Applications. Child Study Journal, Vol. 30, No. 1, 2000).

Biofeedback ist keine neuartige Behandlungsform. Biofeedback ist ein universaler, natürlicher, biologischer Prozess. Ein einfaches Beispiel dafür ist das Erlernen des Fahrrad Fahrens. Wenn ein Kind sieben oder acht Jahre alt ist, ist es in der Lage, das Fahrrad Fahren in einer halben Stunde zu erlernen, das Fahrrad über den Winter abzustellen, um es dann im Frühling weiter zu fahren, als habe es das Fahrrad fahren schon immer beherrscht. Wie ist so etwas möglich? Die Antwort lautet: durch natürliches Neurofeedback. Anstelle eines Biofeedbackgerätes, das ein Trainer oder Therapeut einsetzt, besitzen wir eines, das zu unserem Körper gehört, und zwar in diesem Falle im Innenohr, genauer, im vestibulären System. Dieses besitzt eine gallertartige Flüssigkeit in den Kanälen der Schnecke, die Bewegungen des Kopfes in jede Richtung registriert. Diese Informationen über die Lage werden dem Gehirn über die Hörbahnen unentwegt zugeführt, ebenso wie die beim Neurofeedbacktraining generierten Feedbacks über die visuellen und auditiven Kanäle vom Gehirn empfangen werden. Das Gehirn registriert die eingehenden Daten und koordiniert die Muskelgruppen noch ehe das Bewusstsein in der Lage ist, eine von ihm selbst gesteuerte Bewegung zu gestalten. Als Resultat beherrscht das Kind das Fahrradfahren wie von selbst. Diese Art des Lernens ist eine Art inneres Neurofeedbacktraining. Andere Wege Bewusstseinszustände und damit Hirnfunktionen unter Kontrolle zu bekommen werden seit Jahrhunderten praktiziert, etwa Yoga, Meditation oder Kampfsport.

Behandlung oder Training

In den meisten Fällen bedeutet eine medizinische Behandlung für den Patienten Passivität. Eine medikamentöse Behandlung oder ein chirurgischer Eingriff sind Beispiele für eine passive Haltung des Patienten. Training bedeutet lernen und ist ein aktiver Prozess, der einer Motivation des Patienten bedarf und einer Wiederholung der Übungen.

Was kann beim Biofeedbacktraining messen werden?

In vielen Biofeedbackformen messen wir Funktionen des autonomen (sympathisches und parasympathisches) Nervensystem. Mit autonom ist etwas ähnliches wie automatisch gemeint. Vor einigen Jahrzehnten dachten westliche Wissenschaftler, dass dieser Teil des Nervensystems, der innere Organe wie Herz, Lunge, das gastrointestinal System, die Blase und die Gefäße steuert, nicht unter der Kontrolle des Bewusstseins stehe. Andererseits hatte man in Indien und China die Steuerung dieser Organe seit tausenden Jahren praktiziert. Wie einer der griechischen Philosophen sagte: „Es gibt nichts Neues unter der Sonne“. Wir haben beim Biofeedback diese klassischen Methoden durch das Hinzufügen elektronischer Messgeräte leichter erlernbar gemacht.

 Die westliche Wissenschaft machte einen großen Sprung vorwärts, als man auch zu erkennen begann, dass der Mensch in der Lage ist, die Steuerung vieler Prozesse der eigenen Physiologie unter bewusste Kontrolle zu bringen. Es wurde deutlich, dass wir in der Lage sind, biologische Funktionen, die vom autonomen Nervensystem gesteuert werden, wie die Hauttemperatur, elektrodermale Reaktionen (Schwitzen), den Herzschlag und die Koppelung zwischen Herzschlag und Atmung, die Respiratorische Sinus Arrhythmie (RSA), steuern können. Zusätzlich benutzen wir den Begriff Biofeedback auch beim Erlernen der bewussten Steuerung von Muskelanspannung (EMG) Wie man jede dieser physiologischen Funktionen bewusst und sie der Selbstregulation zugänglich macht, wird in einem späteren Kapitel abgehandelt.

Neurofeedback

Beim Neurofeedback messen wir Frequenz und Amplitude verschiedener Hirnwellen. Diese werden mittels kleiner Elektroden auf der Hautoberfläche gemessen. Um diese Messung präziser zu machen benutzen wir eine hochleitfähige Emulsion. Die Elektrode oder die Elektroden misst das Summenpotential der elektrischen Aktivität von Neuronen (Nervenzellen) des Gehirns. Diese Messung wird Elektroenzephalogramm (EEG) genannt. Elektro, weil wir elektrische Aktivität messen (das Spannungsgefälle zwischen zwei Elektroden), Enzephalo, bezieht sich auf das Gehirn und Gramm auf das Aufschreiben des Messergebnisses, wie es bei älteren EEG Messgeräten mittels Stiften erfolgte. Moderne Geräte zeigen die Hirnwellenaktivität auf einem Computerbildschirm. Das Roh EEG zeigt die Morphologie der Wellen, Amplitude, wie hoch die Wellen verlaufen und Frequenz (Wie viele Wellen in der Sekunde verzeichnet werden) Wellen mit unterschiedlicher Frequenz erscheinen zusammen, und oftmals so, dass schnelle Wellen auf langsame Wellen aufgesetzt sind. Unterschiedliche EEG Muster korrespondieren mit unterschiedlichen Bewusstseinszuständen. Beispielsweise gibt es deutlich unterscheidbare Hirnwellenmuster zwischen den Zuständen des Schlafs und denen des Wachens, zwischen denen der Konzentration und denen des Arbeitsbewusstsein, zwischen denen impulsiver, hyperaktiver Zustände und Zuständen der Ruhe und der Reflexion usw.

Der Begriff quantitatives EEG (QEEG) bedeutet, dass das EEG nicht nur aufgezeichnet, sondern auch ausgewertet wird, das heißt; die Aktivität verschiedener Frequenzen, sagen wir 4 Hz oder vordefinierter Frequenzbände, sagen wir 4-8 Hz wird gemessen und quantifiziert. Die elektrische Aktivität wird entweder als Amplitude in Microvolt (mV) oder Millivolt (MV) oder als Power, gemessen in Picowatt (PW) angegeben. Das Roh EEG zeigt Gehirnwellen, Amplituden und Wellenformen im zeitlichen Verlauf.

Eine weitere, experimentale Methode die elektrische Aktivität des Gehirns zu beschreiben wird LORETA genannt (low resolution electro-magnetic tomography assessment). LORETA ist im Grunde ein mathematisches Verfahren, das es ermöglicht, die Oberflächenaktivität des Gehirns in Verbindung mit Arealen in größerer Tiefe des Gehirns zu bringen, die mit diese auslösen. Das Verfahren wurde erstmals von Roberto Pasqual-Marquis in Zürich entwickelt. Zu diesem Zeitpunkt schienen die solcherart gefundenen Daten sehr gut mit den Ergebnisse aus der Magnettomographie zusammen zu passen. Wie auch immer: LORETA ist sehr anfällig für Artefakte.

Wir sind heutzutage in der Lage Informationen, die mittels LORETA erstellt werden, zu benutzen, um Neurofeedbacktherapien gezielter zu gestalten. Ein Kapitel dieses Buches (Kapitel VII) wird das LORETA Z Score Neurofeedbackverfahren beschreiben.

Anzumerken ist, dass MRI oder PET Messungen die präziseste Möglichkeit darstellen, Hirnaktivität im zeitlichen Verlauf darzustellen, auch wenn eventuell die räumliche Komponente fehlt. Die Darstellung der Hirnaktivität im zeitlichen Verlauf ist mit diesen Verfahren präzise darstellbar. Das EEG hat aber den Vorteil keine Kontrastmittel oder andere Interventionen zu erfordern, während bei einer PET (positron emission tomography) Messung radioaktiv angereichertes Material injiziert wird. Positronen werden abgegeben und kollidieren mit Elektronen, das Ergebnis sind zwei Photonen, die vom Scanner erfasst werden, der deren Quelle messtechnisch erkennt. Die metabolische Aktivität der Hirnregionen zeigt sich auch in einem Anstieg des Sauerstoffbedarfs, dementsprechend können Regionen mit erhöhtem oder erniedrigtem Aktivitätsgrad durch den unterschiedlichen Sauerstoffverbrauch im SPECT Verfahren gemessen werden. Diese hochtechnisierten Verfahren sind wissenschaftlich allgemein anerkannt und die EEG Daten ergänzen deren Messergebisse gut. Bei Aufmerksamkeitsstörungen zeigt sich beispielsweise oft eine EEG Verlangsamung in zentralen und frontalen Hirnregionen, aber auch in einer Abnahme des Glukosestoffwechsels, gemessen mittels des PET Verfahrens, und einer Abnahme der Blutzufuhr, gemessen mittels des SPECT Verfahrens, eben in diesen Regionen.

Geschichtliches

Die erste Messung von elektrischer Hirnaktivität wurde bei Tieren mittels eines Galvanometers versucht. Beschrieben wurde der Versuch von einem britischen Wissenschaftler namens Richard Caton im Jahre 18756. Im Jahr 1920 machte der deutsche Psychiater Hans Berger gezielte EEG Messungen und Beobachtungen, wobei er als Probanden seinen Sohn nahm. Er beobachtete eine Abfolge von gleichartig aussehenden elektrischen Wellen die er Wellen erster Ordnung nannte. Diese Wellen wurden als Alpha Wellen bekannt, wobei der Name vom ersten Buchstaben des griechischen Alphabets stammte. Er beobachtete auch unregelmäßiger auftretende Wellen, die schmaler waren und desynchronisiert erschienen. Diese Wellen wurden Beta Wellen genannt. Er beobachtete als erster, das der Alpha Rhythmus bei geschlossenen Augen des Probanden dominierte, dass er aber bei geöffneten Augen sehr stark reduziert wurde, damit ordnete er den Alpha Rhythmus als Ruherhythmus des Gehirn ein. Bergers Beobachtungen, die 1929 veröffentlicht wurden, gelten noch heute. Er war es, der die Bezeichnung der Wellen durch griechische Buchstaben durchsetzte, und er war es auch, der die Bezeichnung Elektroenzephalogramm sowie dessen Abkürzung EEG erfand. Seine Entdeckungen wurden 1934 von zwei Britischen Wissenschaftlern bestätigt mit Namen Adrian und Matthews, die das EEG in die englische Literatur einführten.

1958 konnte der Psychologe Joe Kamiya mittels sorgfältig erarbeiteten wissenschaftlichen Verfahren demonstrieren, dass Menschen in der Lage sind, eine Produktion von Alpha Aktivität in ihrem Gehirn zu erkennen, obwohl sie nicht in der Lage waren, zu erklären, wie sie diese Alpha Wellen produzierten. Kamiya hatte einen Probanden, dem er die Anweisung gegeben hatte, mit A oder B anzuzeigen, wenn er im Alpha Zustand war. Am dritten Tag erreichte der Proband 400 korrekte Antworten in Folge. Kamiay betonte später, dass er überglücklich gewesen sei, einen solchen Probanden gefunden zu haben, der so sensibel in der Beobachtung eigener Bewusstseinszustände war, weil dieser seine Motivation weiteren Studien zu betreiben deutlich stärkte. Diese ersten Forschungen sind bedeutsam, wenn wir über Neurofeedback sprechen, bei dem Probanden aufgefordert werden, ihren mentalen Zustand zu verändern, indem sie Hirnwellen verändern, die ihnen gespiegelt werden. Seit einem halben Jahrhundert beschäftigt sich die Forschung mit dem Zusammenhang des EEG mit dem Bewusstsein und der Wahrnehmung. Beispielweise hat Thomas Hardt für sein Zentrum in San Franzisco EEG Messungen mit japanischen Zen Meistern durchgeführt, um weitere Fragen zum Bewusstsein zu beantworten.

Barry Sterman arbeitete im jahr 1960 an der Universtät von Kalifornien Los Angeles mit Katzen, um nachzuweisen, dass sie mittels operantem Konditionieren dazu gebracht werden konnten, spezifische Hirnwellen mit einer Frequenz zwischen 12 und 15 Herz zu produzieren. Er gab dieser Hirnfrequenz den Namen seonsomotorischer Rhythmus (SMR).

Wir möchten uns bei Dr. Maurice Barry Sterman für das Foto bedanken, dass sie unten sehen, das in seinem Labor während seiner brillanten Experimente, die erstmals nachweisen konnten, dass man EEG Wellen durch operantes Konditionieren verändern kann, aufgenommen wurde.

Kurz darauf entdeckte er, dass Katzen, deren SMR Aktivität durch Training gesteigert worden war, unempfindlich wurden gegenüber dem Raketen Treibstoff Hydrazine und dessen Eigenschaft, epileptische Anfälle auszulösen. Diese Anfälle erlitten viele Angehörige des Air Force Personals, die den chemischen Dämpfen, während der Befüllung von Raketen ausgesetzt gewesen waren. Er versuchte das gleiche Verfahren des operanten Konditionierens der Steigerung von SMR Frequenzen im Gehirn bei Epileptikern mit dem Erfolg, dass deren Anfälle in der Häufigkeit, Dauer und Intensität abnahmen und teilweise sogar kontrolliert werden konnten. Dieses Ergebnis konnte in vielen Forschungseinrichtungen wiederholt werden, wie man in Stermans Artikel in Clinical Electroencephalography, January 2000 nachlesen kann (Der ganze Artikel beschäftigt sich mit Neurofeedback und kann mit Gewinn gelesen werden.

Ein weiterer Psycho-Physiologe der mit dem EEG arbeitete er Joel Lubar, der von der Universität Tennessee kam, um ein Jahr mit Sterman zu arbeiten. Bei diesen Forschungen wurde beobachtet, dass manche Epilepsiepatienten, die auch an Hyperaktivität litten, durch das SMR Training ruhiger wurden. Dabei kam die Frage auf, ob Kinder mit ADHS von einem SMR Training profitieren würden. Margaret Shouse, ein graduierte Studentin Lubars, widmete ihre Doktorarbeit diesem Thema. Nach der Auswertung vieler Versuchsreihen beschrieb sie, dass eine signifikante Zahl der Kinder, die an ADHS litten, objektivierbare Verbesserungen der Symptome erlebt hatten. Aufbauend auf früheren Arbeiten über das EEG veröffentliche sie eine Arbeit zum Thema: Die Behandlung eines Kindes mit ADHS mittels Neurofeedback (Shouse&Lubar, 1976,1979)

Lubar setzte seine Arbeit zum operanten Konditionieren von ADHS Kindern an der Universität von Tennessee fort. Er entdeckte, dass das Messen der Ratio zwischen Theta und Beta Wellen ein Schlüssel war, unauffällige Kinder von Kindern mit Hyperaktivität zu unterscheiden. Joel Lubar und seine Frau Judith, eine Sozialarbeiterin, haben inzwischen über 35 Jahre Erfahrung in der Behandlung von Klienten mittels des EEG.. Die Lubars haben hunderte von professionellen Anwendern und Studenten darin unterrichtet und sind weiterhin Antreiber der Forschung auf dem Feld des Neurofeedback, speziell im Gebiet der Behandlung von ADHS Kindern und Jugendlichen mittels Neurofeedback.

Hirnfrequenzen scheinen allgemein den verschiedenen Bewusstseinszuständen zugeordnet werden zu können. Wir haben das näher ausgeführt im Kapitel: Bewusstseinszustand und EEG Frequenz. Vereinfacht gesagt wird Delta Aktivität 0.5-3 Hz während Zuständen des Schlafs, aber auch im Zusammenhang mit Hirnverletzungen und Lernschwierigkeiten beobachtet. Theta Wellen, 4-7 Hz, werden in Zuständen des schlummernden Bewusstseins beobachtet, die aber auch Kreativität ermöglichen. Langsame Alpha Frequenzen, 8-10 Hz, werden während dissoziativer Zustände und bei einigen Formen der Meditation registriert, aber auch während des Rückzugs von externen Stimuli (Tagträumen). High Alpha, 11-12 Hz, kann während kreativen Nachdenkens aber auch in relaxten, sehr ruhigen Momenten der optimalen Leistungsfähigkeit gefunden werden. Der sensomotorische Rhythmus, 13-15 Hz. zeigt motorische Ruhe an, die aber während der gedanklichen Vorbereitung einer Handlung stattfindet: Low Beta Wellen, 16-20 Hz werden mit der Konzentration auf das Wesentliche während einer nach außen gerichteten Handlung beobachtet und gelten als Zustände des Lösens von Problemen, während höhere Beta Aktivität (über 20 Hz) im Zusammenhang mit Angst und Gedankenrasen (34Hz) verzeichnet werden. Halten sie sich in Erinnerung, dass es Überlappungen der Frequenzen gibt. Theta wird als Frequenz zwischen 3-7 Hz, 4-7 Hz oder 4-8 Hz beispielsweise benannt. Es gibt auch durch das Alter bedingte Änderungen der Frequenzen. So wird die Theta Aktivität bei 7 Hz eines Kindes beim Erwachsenen 8 Hz betragen. Tatsächlich findet man bei kleinen Kindern oft auch die Alpha Frequenz bei 7 Hz..

EEG Frequenz und Bewusstseinszustand (Cz)

Frequenz	Bewusstseinszustand
0.5-3 Hz Delta	Bewegung oder Augenbewegungsartefakt. Gehirnschädigung. Lernschwierigkeiten. Die dominante Frequenz bei Kleinkindern.
3-5 Hz Low Theta	Schläfrig oder geistesabwesend
6-7 Hz High Theta	Orientierung nach innen. Wichtig zum Wachrufen von Erinnerungen. Kann einen Zustand großer Kreativität anzeigen, bei dem allerdings die Ideen, wenn sie nicht bewusst nachgearbeitet werden, schnell in Vergessenheit geraten. Nicht auf äußere Tätigkeiten wie Zuhören oder Lesen gerichtet. Die dominante Frequenz bei Kindern.
7.5-8.5 Hz	Visualisierung
8-10 (or 11) Hz Low Alpha	Nach innen gerichtet und oft während der Meditation beobachtet. Es ist selten, aber es kommt vor, dass diese Frequenz Dissoziation anzeigt. Erwachsene zeigen Alpha Wellen als dominante EEG Frequenz.
12 Hz (11-13 Hz) High Alpha	Kann einen wachen, aufmerksamen Zustand anzeigen. Das kann der Zustand höchster Sammlung vor dem Wettkampf bei einem Athleten sein. Personen mit hoher Intelligenz zeigen oft sehr schnelle Alpha Frequenzen.
13-15 Hz SMR	Wenn diese Frequenz über dem zentralen Kortex an C3, Cz, oder C4 erscheint, nennen wir sie den sensomotorischen Rhythmus. er zeigt verminderte motorische und sensorische Aktivität an, und einen Bewusstseinszustand der Konzentriertheit und inneren Ruhe
16-20 Hz Beta	Zeigt einen kognitive Tätigkeit an, die sich der Lösung eines Problems widmet. Man benötigt eine verstärkte Beta Aktivität während des Lernens, die schnell nachlässt, wenn die Aufgabe bewältigt worden ist.
19-23 Hz	Diese Frequenz zeigt emotionale Intensität an, inklusive der Neigung zur Angst.
24-36 Hz	Hängt oft mit Tätigkeiten zusammen, die Multi Tasking Fähigkeiten verlangen, und wird verstärkt bei sehr intelligenten Menschen beobachtet, kann aber auch auf Gedankenrasen oder eine Depression hinweisen..
~ 27 Hz (Elevated in the mid 20s)	Könnte mit einer familiären Disposition zur Sucht zusammenhängen.
38-42 Hz Sheer (Gamma)	Kognitive Aktivität – in engem Zusammenhang mit Aufmerksamkeit könnte es nützlich sein, um besser zu lernen. Wird auch Bindungsrhythmus genannt. Diese Frequenz wird auch beobachtet, wenn man versucht, in Balance zu geraten.
44-58 Hz	Weist auf Muskelaktivität hin, die sich im EEG zeigt.
60 Hz (50 in Europe and Australia)	Der Einfluss des Stromnetzes auf das EEG (Artefakt)

In der oben dargestellten Tabelle sind die Frequenzangaben der Wellenbereiche nichts absolut Feststehendes. Um diese Tatsache zu betonen, haben wir die Frequenzbänder in diesem Buch manchmal anders definiert. Der Anwender sollte die von ihm trainierte Frequenz immer ohne Schablone im Hinterkopf betrachten.

Die hervorgehobenen vier Wellenbereiche sind die, von denen wir im Verlauf des Kapitels, das vom Training selbst handelt, oft sprechen werden. Unter 10 Hz ordnet man Frequenzen beispielsweise den langsamen Frequenzen zu, während schnelle Wellen oberhalb von 10 Hz liegen. Über 19 Hz spricht man von High Beta Frequenzen. Während eines Trainings werden oft die langsamen Frequenzen und die High Beta Frequenzen herunter trainiert.

Das Erlernen von Selbststeuerung

Der dritte Gebrauch des EEG besteht darin, dass man die gemessenen Werte zum Erlernen der Selbststeuerung nutzen kann, indem man die EEG Frequenzen durch operantes Konditionieren zu beeinflussen lernt. Man benutzt die Informationen, die das EEG liefert und gibt dem Klienten ein Feedback, wenn er die erwünschte Frequenz verstärkt. Beispielsweise bitten wir einen Klienten, der an einer ADHS leidet, einen bestimmten, ruhigen, gesammelten Bewusstseinszustand zu halten, indem er Theta und manchmal Low Alpha reduziert und gleichzeitig SMR Frequenzen oder Low Beta Frequenzen anhebt. Der durch die Steuerung dieser Frequenzen erreichte Bewusstseinszustand ist tatsächlich ein ruhiger, wacher, konzentrierter Zustand. Das wird im Kapitel 7 sowie im Kapitel 26 noch näher erläutert.

Es gibt zwei Paradigmen der Lerntheorie, das operante Konditionieren und das klassische Konditionieren (Pavlov) Beide sind für das Verständnis der Funktionsweise des Neurofeedback fundamental.

Operantes Konditionieren

Diese Form des Lernens basiert auf dem Law of Effect, das ganz simpel ausgedrückt besagt: wenn man ein bestimmtes Verhalten belohnt, erhöht man die Wahrscheinlichkeit seines Wiederauftretens.

Dieses Gesetz wurde erstmals von Edward Thorndike im Jahr 1911 postuliert. Er arbeitete mit Katzen, die sich in Versuchskäfigen befanden und die den Weg aus diesem Käfig hin zu einer außerhalb positionierten gut sichtbaren Futterquelle finden sollten. Er registrierte, dass eine nach der Problemlösung gegebene Belohnung bei einer nachfolgend zu lösenden vergleichbaren Aufgabe dazu führte, dass die Katzen das Problem schneller lösten (das bedeutet dass Belohnungen effektiver sind als Bestrafungen. Katzen, die bestraft wurden, blieben in der Regel hungrig.) Dieses Lernen ist auch als Versuch und Irrtum Lernen beschrieben, weil Thorndikes Katzen allerhand Verhaltensweisen ausprobierten, die nicht funktionierte, wie Miauen und Kratzen, bevor sie schließlich entdeckten, dass der Weg aus der Box das Ziehen an einer Schnur verlangte oder die Berührung eines Hebels. Bei den nachfolgenden Versuchen vermieden die Katzen das wenig zielführende Verhalten und begannen schnell die erlernten Verhaltensweisen zu zeigen, die sie bereits früher aus dem Käfig geführt hatten.

Skinner erweiterte Thorndike’s Law of Effect um die Theorie der operanten Verstärkung als Konsequenz für ein gezeigtes Verhalten. Operant bedeutet, an bzw. in seiner Umwelt zu operieren (einzugreifen). Skinner legt sein Augenmerk auf den Zweck einer Handlung. Ein vorübergehender Wutanfall und ein sanfte Lächeln gehören in die gleiche Klasse von Operanten (operant  „die Umwelt beeinflussend“ oder „in ihr wirksam werdend“ (Skinner 1938).„), wenn sie dazu dienen, das Verhalten der Eltern zu beeinflussen. Skinner’s Operanten bezeichnen ein willkürliches Verhalten, was sie von den reflexhaften durch klassisches Konditionieren erlernten Verhaltensweisen unterscheidet.  Bei den Versuchen mit der Skinner Box benutze er Futter als Verstärker, um einer Taube beizubringen, auf ein Lichtsignal hin gegen eine Scheibe zu picken oder eine um einer Ratte beizubringen, einen Hebel zu bewegen. Weitere Versuche bestätigten die Bedeutung von Verstärkerplänen. Beispielsweise ist eine variable Verstärkung resistenter gegen Löschung als eine kontinuierlich gegebene Verstärkung. (Daher das Problem, einen Spieler von seiner Sucht zu befreien, weil ein unerwarteter Gewinn äußerst verstärkend wirkt und dafür sorgt, dass das unerwünschte Verhalten schwer abzutrainieren ist.

Skinner und andere Behavioristen entwickelten auch das Konzept des sekundären Verstärkers, des Shaping (stufenweise Annäherung) und dem der Übertragung. Sie überprüften die Gültigkeit dieser Prinzipien beim Training mit Tieren, aber auch beim menschlichen Lernen. Wenn man Verhalten per Shaping, also stufenweise, verändern will, belohnt man die  langsame  Annäherung an ein erwünschtes Verhalten. Beispielsweise würde man einem Hund zuerst beibringen sich hinzulegen, wenn man erreichen will, dass er sich auf Kommando rollt. Generell gesagt, kann man das operante Konditionieren dazu benutzen, Verhalten zu beeinflussen, das unter willentlicher Kontrolle steht. Motivation ist ein Faktor und die Belohnung muss für den Probanden wertvoll oder begehrt sein.

Operante Konditionierung spielt eine wichtige Rolle im Alltagsleben. Wenn man einem Kind aufträgt, 10 Mathematikaufgaben zu lösen, eine Aufgabe, die das Kind sehr langweilig findet, ihm aber immer, wenn es eine Teilaufgabe erledigt hat, eine kleine Belohnung zukommen lässt, (eine doppelte, wenn die Aufgabe korrekt gelöst wurde) könnte das helfen. Wenn Belohnungen abrupt verweigert werden, wird das Verhalten des Kindes schnell wieder so werden wie zuvor. Wenn das Kind unregelmäßig belohnt wird, wird die Bereitschaft zum Lösen der Mathematikaufgaben schwerer zu löschen sein. Das Kind bemerkt, dass es schneller mit den Hausaufgaben fertig wird und dass es schneller spielen gehen kann. Wenn diese Erfahrung etabliert ist, wird das Kind die Hausaufgaben rascher und korrekter erledigen, weil es verinnerlicht hat, dass es danach zum Spielen geht. Die größere Zeit zum Spielen ist ein sekundärer Verstärker. Dieser könnte dazu führen, dass das Kind zu einem „gut erzogenen“ Kind wird, während es heran reift. Der wichtigste Faktor beim operanten Konditionieren ist der Fakt, dass man die Wahrscheinlichkeit des Wiederauftretens eines erwünschten Verhaltens erhöht, wenn man es belohnt.

Emotionale Konditionierung, eine Spielart des klassisches Konditionierens, tritt immer dann auf, wenn eine innere Emotion, von Angst bis Entspannung mit einem neutralen Objekt verbunden wird. Beispielsweise könnte eine Person, die bisher das Fliegen liebte, durch einen turbulenten Flug, der Angst auslöste, eine generelle Flugangst entwickeln. Ähnlich gelagert wäre die Reaktion eines Kindes (oder Hundes), das bei einem Geräusch von der Haustür aufspringt und dorthin rennt, weil das Klappern der Tür gekoppelt ist mit der Vorstellung, der Vater komme nach Hause zum Spielen. In diesem Fall ist der nicht konditionierte Stimulus die Ankunft des Vaters, der den Anstieg der Aufregung und Aufmerksamkeit im Kind (oder im Hund) auslöst.

John Watson führte ein berühmtes (oder unrühmliches) Experiment durch, das  den Erwerb und die Generalisierung einer Angstreaktion zeigte. Er konditionierte die Furcht vor weißen Ratten bei einem 11 Monate alten Kind namens Albert, das es liebte, Dinge zu berühren, um diese zu erforschen, indem er immer dann einen lauten Ton erklingen ließ, wenn Albert versuchte, die Ratte zu berühren. Die so erworbene Furcht generalisierte sich schnell auf andere weiße und pelzige Gegenstände und Tiere (Hasen, Teppiche, Nikolausmasken, Watsons weiße Haare) Beim klassischen Konditionieren löst der konditionierte Stimulus automatisch eine konditionierte Reaktion aus, nachdem er einige Male  mit einem  nichtkonditionierten Stimulus, der in der Lage ist, eine autonome Reaktion auszulösen, gekoppelt wird. Das ist der Grund, warum der Faktor der Motivation bei dieser Art des Lernens keine Rolle spielt.  Watson war es, der den Begriff Behaviorismus prägte, den er erstmals 1912 postulierte, trotzdem waren es Skinner und sein operantes Konditionieren, die erheblich bekannter als große Behavioristen wurden als Watson mit seinem klassischen Konditionieren.

Welche Art des Lernens findet beim EEG-Biofeedback statt?

Operantes Konditionieren

Während Stermans bahnbrechender Arbeit mit Katzen in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts, wurde bei diesen die Produktion von Gehirnwellen in einem Rhythmus von 12-15 Hz, der später als der sensomotorische Rhythmus bekannt wurde, mit der Gabe von Milch und Hühnerbrühe belohnt. Bei unserer Arbeit mit EEG Biofeedback findet operantes Konditionieren immer dann statt, wenn der Klient einen Bewusstseinszustand aufsucht, der markiert wird, durch von uns gesetzte Grenzwerte für die jeweils zu reduzierenden oder zu verstärkenden langsamen und schnellen Hirn-Frequenzen. Die Belohnung besteht in einem visuellen oder auditiven Feedback, wobei man meistens eine Animation benutzt, die an ein Computerspiel erinnert. Es gibt sekundäre Verstärker wie Lob oder die Gabe von Token (Belohnungsmünzen oder Punkten), die gegen kleine Belohnungen eingetauscht werden können. Scheinbar lernt das menschliche Gehirn anhand von solchen Informationen wie es zum Erfolg gelangt. Den meisten Klienten gelingt es schnell, den erwünschten Bewusstseinszustand fast augenblicklich herzustellen. Das funktioniert ähnlich wie beim Bedienen eines Tennisautomaten, der einem rasche Bälle entgegenwirft. Zuerst ist die Aufgabe fast unlösbar und unangenehm. Wenn man den Tennisschlag aber mehrfach auf die gleiche Art ausgeführt hat, wird die Bewegung automatisiert. Bei einem solchen motorischen Training bedarf es nach Ansicht vieler Trainer 1500 bis 5000 korrekter Wiederholungen um eine Bewegungsfolge zu automatisieren. Beim Neurofeedback ist meistens eine Anzahl von 40 Trainingseinheiten ausreichend, um die Symptome von AD(H)S zu überwinden. Um Hirnwellen operant zu konditionieren muss der Klient versuchen die Balkendiagramme auf dem Bildschirm durch Veränderung des eigenen Bewusstseinszustandes zu verändern, bis die Bewegung der Animation seinen Erfolg anzeigt. Der Klient übt das in vielen Sitzungen ein, bis sich dieser Vorgang automatisiert. An diesem Punkt ist es unsere Aufgabe, während des Neurofeedback, das Lösen der Herausforderung durch Transferübungen auf andere Situationen wie den Klassenraum oder das häusliche Hausaufgabenmachen zu übertragen. Dazu ist es hilfreich, den erarbeiteten mentalen Zustand mit dem Lösen akademischer Aufgaben zu koppeln. Dieser zweite Schritt benutzt Methoden des klassischen Konditionierens.

Das Grundprinzip besteht darin, dass man die Produktion bestimmter Hirnwellen mit einem auditiven oder visuellen Feedback belohnt. Diese Information dient als Verstärkung und man erhöht die Wahrscheinlichkeit des Wiederauftretens dieser  Hirnwellenaktivität. Das Gehirn wird nun im Sinne der gespeicherten Information arbeiten.

 Klassisches Konditionieren

Klassisches Konditionieren findet immer dann statt, wenn er angestrebte mentale Zustand einer fokussierten Konzentration mit dem Bearbeiten einer kognitiven Aufgabe im Verlauf der Neurofeedback Sitzung gekoppelt wird. Das machen wir, indem wir den Klienten den angestrebten mentalen Zustand suchen lassen, der mit abgesenktem Anteil langsamer Hirnaktivität und dem gleichzeitigen Anheben schnellerer Frequenzen im EEG übereinstimmt, und ihm, wie oben beschrieben, eine kognitive Aufgabe auftragen um diese mit dem erreichten mentalen Zustand zu koppeln. Dem Klienten wird durch ein auditives Feedback das Weiterbestehen des fokussierten Zustandes angezeigt, wenn das momentane Lösen von Mathematikaufgaben oder Schreibarbeiten das Geben eines visuelles Feedbacks unmöglich macht. Wenn das auditive Feedbacksignal stoppt, wird der Klient aufgefordert, seine Aufmerksamkeit wieder dem Neurofeedbackbildschirm zuzuwenden, bis der vorherige mentale Zustand wieder erreicht ist und das Feedback wieder kontinuierlich gegeben wird. Erst dann wendet der Klient sich wieder der Lösung seiner Denkaufgabe zu.

Wir erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass der Student schulische Aufgaben in einem fokussierten mentalen Zustand auch in der Schule oder zu Hause angeht, indem wir den fokussierten mentalen Zustand, den er während des Neurofeedbacktrainings erreicht hat, mit metakognitiven Strategien koppeln. (Um Näheres über Metakognition zu erfahren, verweisen wir auf Kapitel 15) Immer wenn sich der Klient in der Schule oder während der Hausaufgaben bewusst an die erlernten Strategien erinnert, sollte er automatisch den während des Trainings erlernten mentalen Zustand der fokussierten Aufmerksamkeit wachrufen.

Sekundäre Verstärker

Sekundäre Verstärker wie Lob oder Token können das Erlernen des Veränderns von EEG Werten, und damit von mentalen Zuständen, verstärken. Die Token können gegen Preise eingetauscht werden, um die Trainingsmotivation eines Kindes zu erhalten. Das ist insbesondere bei Kindern mit AD(H)S sinnvoll, die sich nur auf Dinge fokussieren können, die für sie in der Sache interessant sind oder weil es dafür eine Belohnung gibt. Skinner würde die Token einen Verstärker nennen, der generalisiert konditioniert ist, weil die Token für viele selbstgewählte Belohnungen stehen können. Für Erwachsene hat das Geld eine ähnliche Funktion, weil diese zur Erlangung dieser Belohnung arbeiten gehen. Egal, womit man verstärkt, der Verstärker muss etwas für die Person Begehrenswertes sein, ansonsten kann er keine Motivation erzeugen. Wir erinnern daran, dass der Aspekt der Motivation nur während des operanten Konditionierens Bedeutung hat. Das klassische Konditionieren stützt sich auf  gekoppelte Reaktionen, die automatisch ablaufen.

Generalisierung

Ganz vereinfacht ausgedrückt meint Generalisierung dass unser Klient das, was er in der Neurofeedbacksitzung gelernt hat, auch zu anderen Zeiten an anderen Orten und mit anderen Menschen und Aufgaben Anwendung findet. Wir wissen, dass die Fähigkeit zu Generalisieren in manchen Störungsbildern verschwindend gering ist, z.B. bei Autismus.

Wir haben bereits ausgeführt, wie wichtig Generalisierung ist, als wir über metagognitive Strategien berichteten, die während der Trainingssitzung erlernt wurden und die dann bei der Lösung einer Aufgabe im Alltag angewendet wird. es gibt viele Methoden, die man anwenden kann. Beispielsweise kann einem kleinen Kind beigebracht werden, den mentalen Zustand zu halten, während es die Spitze eines Bleistifts fixiert, wobei es diesen Zustand eine Weile beibehalten soll, um schließlich den Fokus der Aufmerksamkeit langsam zu erweitern und das Buch an der Tafel zu erfassen. Menschen mit hoher innerer Anspannung schlagen wir vor, die Atemtechniken anzuwenden, die wir beim Trainieren eines mentalen Zustandes im Training gekoppelt haben. Eine einleuchtende von Trainern oft genutzte Methode sind die Warmup Übungen für Athleten. Einem Klienten ein Stichwort oder eine Bewegung beizubringen, die mit der Produktion des erwünschten mentalen Zustandes gekoppelt ist, ist oft hilfreich, um Generalisierung zu erreichen.

Die Tatsache, dass das Ergebnis des Neurofeedbacktrainings zu Generalisierung führt, hebt es deutlich von anderen Behandlungsmethoden der AD(H)S ab. Medikamente sind leider nicht in der Lage Generalisierungen von verbessertem Verhalten, oder leserlicher Schrift zu erreichen, wenn ihre Wirkung nachlässt. Verhaltensänderungen die in dem einen Bereich für eine Generalisierung gut sind, generalisieren nicht zwangsläufig auch in einem anderen Bereich. oder auf einem anderen Spielfeld, auf dem die Möglichkeiten und Belohnungen des einen Feldes nicht angebracht sind.