Physiologie 1-3Physiologie 1-3

EEG - EKPEEG - EKP

Aufbau der GroßhirnrindeAufbau der Großhirnrinde

Der Kortex lässt sich in Der Kortex lässt sich in motorischen, sensorischenmotorischen, sensorischen und und AssoziationskortexAssoziationskortex einteilen. Sensorischer und motorischer einteilen. Sensorischer und motorischer Kortex nehmen im Vergleich zum Assoziationskortex nur einen Kortex nehmen im Vergleich zum Assoziationskortex nur einen kleinen Teil der Kortexoberfläche ein.kleinen Teil der Kortexoberfläche ein.

Wir unterscheidenWir unterscheiden:: die die primär sensorischen Kortexareale,primär sensorischen Kortexareale, die ausschließ die ausschließ

lich auf eine Sinnesmodalität reagieren;lich auf eine Sinnesmodalität reagieren; die die primär motorischen Kortexarealeprimär motorischen Kortexareale, die direkt die, die direkt die

Willkürmotorik steuern;Willkürmotorik steuern; die die sekundären sekundären (oder auch unimodalen) (oder auch unimodalen) sensorischensensorischen

bzw. bzw. motorischen Kortexarealemotorischen Kortexareale, meist in der Umgebung, meist in der Umgebung der der primärenprimären KortexarealeKortexareale liegen liegen

die (polymodalen) die (polymodalen) AssoziationskortizesAssoziationskortizes, die mit höheren , die mit höheren kognitiven, motorischen und emotionalen Funktionen befasstkognitiven, motorischen und emotionalen Funktionen befasst sindsind

Der Der phylogenetische und ontogenetisphylogenetische und ontogenetiscche Zuwachshe Zuwachs an Hirnrinde an Hirnrinde beim Menschen ist primär beim Menschen ist primär aauf die enorme Ausdehnung der uf die enorme Ausdehnung der polymodalen Assoziationsfelderpolymodalen Assoziationsfelder zurückzuführen. zurückzuführen.

KortexschichtenKortexschichten

Der Kortex ist in sechs Schichten aufgebaut. Neuronal unterscheidet man Der Kortex ist in sechs Schichten aufgebaut. Neuronal unterscheidet man zwzwei ei Hauptzelltypen: Hauptzelltypen: Pyramiden-und SternzellenPyramiden-und Sternzellen

Neurone Neurone des Kortexdes Kortex:: 2 Haupttypen2 Haupttypen-die -die erregende (exzitatorische) erregende (exzitatorische) PyramidenPyramiden (80%) (80%)- und d- und diie e

überwiegend hemmende (inhibitorische) überwiegend hemmende (inhibitorische) SternzellenSternzellenDDiie Kortex e Kortex Schichten:Schichten: --Die spezifischen Eingänge aus denDie spezifischen Eingänge aus den Sinnessystemen Sinnessystemen gelangen über die gelangen über die

thalamischen Fasern in die Schichten thalamischen Fasern in die Schichten III, IV und VIII, IV und V, in denen die , in denen die Zellkörper der Pyramidenzellen liegen. Zellkörper der Pyramidenzellen liegen. Assoziationsfasern, Assoziationsfasern, Kommissurenfasern und unspezifische thalamische FasernKommissurenfasern und unspezifische thalamische Fasern führen an führen an die Dendriten von den Schichten die Dendriten von den Schichten I und III und II.. Die Schichten I-V empfangen Die Schichten I-V empfangen pprimärrimäree Afferenzen Afferenzen

-Die Schichten -Die Schichten V und VIV und VI sind dagegensind dagegen Ausgangsschichten (Efferenzen) Ausgangsschichten (Efferenzen) ÜberträgersubstanzenÜberträgersubstanzen:: Die Die PyramidenzellenPyramidenzellen benutzen als Überträgersubstanz ( benutzen als Überträgersubstanz (TransmitterTransmitter) )

meist eine erregende Aminosäure, vor allem meist eine erregende Aminosäure, vor allem Glutamat.Glutamat. Obwohl die meisten Sternzellen hemmende TransmitterObwohl die meisten Sternzellen hemmende Transmitter, , gamma-gamma-

AminobuttersäureAminobuttersäure (GABA(GABA)) ausschütten, enthalten einige der ausschütten, enthalten einige der erregenden Sternzellen erregenden Sternzellen Neuropeptide (CCK, VIPNeuropeptide (CCK, VIP)). Viele der . Viele der afferentenafferenten Fasern benutzen die Monoamine Fasern benutzen die Monoamine Noradrenalin und DopaminNoradrenalin und Dopamin, andere , andere Acetylcholin, SerotoninAcetylcholin, Serotonin und und Histamin. NOHistamin. NO (Stickoxid) spielt eine Rolle (Stickoxid) spielt eine Rolle bei der anhaltenden Aktivierung von Zellensemblesbei der anhaltenden Aktivierung von Zellensembles

Elektroencephalogramm IElektroencephalogramm I

DDie Großhirnrinde (der zerebrale Kortex) ie Großhirnrinde (der zerebrale Kortex) istist ein ein

assoziativer Speicherassoziativer Speicher. .

Elektrische Spannungs- und magnetische Elektrische Spannungs- und magnetische Feldänderungen sind Ausdruck des Feldänderungen sind Ausdruck des Aktivitätszustandes der NervennetzeAktivitätszustandes der Nervennetze..

Ihre Aufzeichnung als Ihre Aufzeichnung als Elektro- bzw. Elektro- bzw. MagnetoenzephalogrammMagnetoenzephalogramm stellt einen wichtigen stellt einen wichtigen Zugang zur Klärung der Beziehungen zwischen Zugang zur Klärung der Beziehungen zwischen sensorischen, motorischen, kognitiven und sensorischen, motorischen, kognitiven und emotionalen Prozessen und deren neuronalen emotionalen Prozessen und deren neuronalen Grundlagen beim Menschen dar. Grundlagen beim Menschen dar.

DDas Elektroenzephalogrammas Elektroenzephalogramm II II

Das Elektroenzephalogramm (EEG) Das Elektroenzephalogramm (EEG) Hans BergerHans Berger ( (19291929) ) misst misst mit Oberflächenelektroden an standardisierten Ableitpunkten mit Oberflächenelektroden an standardisierten Ableitpunkten auf der Kopfhaut die bioelektrische Aktivität bestimmter auf der Kopfhaut die bioelektrische Aktivität bestimmter Gehirnregionen. Gehirnregionen.

Das Spontan-EEGDas Spontan-EEG zeigt die Potenzialschwankungen, die ohne zeigt die Potenzialschwankungen, die ohne einen Einfluss von außen im Wachzustand oder im Schlaf zu einen Einfluss von außen im Wachzustand oder im Schlaf zu messen sind.messen sind.

VVier Typen von Frequenzbändern nach ihrer dominierenden ier Typen von Frequenzbändern nach ihrer dominierenden Frequenz Frequenz ::

Alpha-WellenAlpha-Wellen --synchronisiertesynchronisiertess EEG. EEG. Beta-WellenBeta-Wellen--Alpha-BlockadeAlpha-Blockade--EEG-EEG-

- D- Desynchronisation esynchronisation Theta-WellenTheta-Wellen --und und Delta-WellenDelta-Wellen Das Das EEEEGG-Muster-Muster unterscheidet sich unterscheidet sich

je nach Lebensalterje nach Lebensalter

Analyse der Großhirnaktivität mit EEG und MEGAnalyse der Großhirnaktivität mit EEG und MEG

Die kollektive elektrische Aktivität der Kortexneurone kann Die kollektive elektrische Aktivität der Kortexneurone kann mithilfe von Elektroden auf der Kopfhaut registriert mithilfe von Elektroden auf der Kopfhaut registriert werdenwerden. Ko. Kontinuierlichentinuierliche elektrischeelektrische P Potentialotential--schwankungenschwankungen,,

Elektroenzephalogramm, EEGElektroenzephalogramm, EEG (F(Frequenzen zwischen requenzen zwischen 00-8-800 HzHz,, Amplituden in der Größenordnung von Amplituden in der Größenordnung von 11--11oo u.Voo u.V))..

Ableitung direkt von der Hirnoberfläche Ableitung direkt von der Hirnoberfläche

Elektrokortikogramm, ECoGElektrokortikogramm, ECoG (( Potentialschwankungen Potentialschwankungen die die sich durch größere Amplituden und bessere sich durch größere Amplituden und bessere FFrequenzwiedergabe auszeichnenrequenzwiedergabe auszeichnen)). .

Auch von Auch von tieferen Hirnstrukturentieferen Hirnstrukturen können über operativ können über operativ eingeführte Elektroden analoge Potentialschwankungen eingeführte Elektroden analoge Potentialschwankungen abgeleitet werdenabgeleitet werden..

Das Elektroencephalogramm IIDas Elektroencephalogramm II

Definition und Registrierung des MEGDefinition und Registrierung des MEG

Mit der Mit der Magnetoenzephalographie, MEGMagnetoenzephalographie, MEG, können , können magnetische Felder erfasst werdenmagnetische Felder erfasst werden, d, die durch die ie durch die elektrische Hirnaktivität entstehenelektrische Hirnaktivität entstehen..

Jede Bewegung elektrischer Ladungen ruft ein Magnetfeld Jede Bewegung elektrischer Ladungen ruft ein Magnetfeld hervor. Das Gehirn generiert hervor. Das Gehirn generiert schwache magnetische schwache magnetische FelderFelder,,die mit hoch empfindlichen Detektoren die mit hoch empfindlichen Detektoren nachgewiesen werden können nachgewiesen werden können

Der VorteilDer Vorteil dieses Messverfahrens gegenüber dem EEG liegt dieses Messverfahrens gegenüber dem EEG liegt in seiner in seiner besseren räumlichen Auflösungbesseren räumlichen Auflösung der der Entstehungsorte kortikaler Aktivität, da Magnetfelder nicht Entstehungsorte kortikaler Aktivität, da Magnetfelder nicht durch Gewebewiderstände abgeschwächt und gestreut durch Gewebewiderstände abgeschwächt und gestreut werden.werden.

Die summierte, synchrone Die summierte, synchrone elektrische Aktivitätelektrische Aktivität der kortikalen der kortikalen Neurone dagegen, Neurone dagegen, schwächt sichschwächt sich auf w auf weeniger als ein niger als ein Zehntel der direkt auf der Hirnoberfläche erfassbaren Zehntel der direkt auf der Hirnoberfläche erfassbaren Aktivität, dem ECoG, ab.Aktivität, dem ECoG, ab.

Auflösungsvermögen der Kombination EEG/MEG Auflösungsvermögen der Kombination EEG/MEG

MMitit MEGMEG können aus biophysikalischen Gründen können aus biophysikalischen Gründen hauptsächlich hauptsächlich horizontal und radial zur Schädeldeckehorizontal und radial zur Schädeldecke gelegene elektrische Ströme erfasst werdengelegene elektrische Ströme erfasst werden. D. Das as EEG EEG entspringt meist aus den entspringt meist aus den vertikalenvertikalen kortikalen Säulen kortikalen Säulen..

DDurch die urch die KombinationKombination beider Messverfahren lassen sich die beider Messverfahren lassen sich die Aktivitätsquellen im Kortex mit hoher Genauigkeit (bis zu Aktivitätsquellen im Kortex mit hoher Genauigkeit (bis zu 2 2 mmmm) lokalisieren.) lokalisieren.

DDie ie EindringtiefeEindringtiefe vom MEG und EEG vom MEG und EEG ist ist auf auf wenige wenige ZentimeterZentimeter begrenzt, so dass tiefere subkortikale oder tief begrenzt, so dass tiefere subkortikale oder tief gefaltete kortikale Strukturen, gefaltete kortikale Strukturen, ((z.B. der Orbitofrontalkortexz.B. der Orbitofrontalkortex)) nicht oder nur unter speziellen Umständen sichtbar nicht oder nur unter speziellen Umständen sichtbar werden.werden.

Aktivitätszustände und ihre EEG-KorrelateAktivitätszustände und ihre EEG-Korrelate

Das EEG spiegelt in den Frequenzen und Amplituden seiner Wellen den Das EEG spiegelt in den Frequenzen und Amplituden seiner Wellen den Aktivitätszustand der Hirnrinde widerAktivitätszustand der Hirnrinde wider..

EEG im wachen RuhezustandEEG im wachen Ruhezustand. Frequenz von 8-13 Hz (durchschnittlich 10 . Frequenz von 8-13 Hz (durchschnittlich 10 Hz). Hz). a-Wellen a-Wellen (Alpha-Wellen)(Alpha-Wellen), , ssynchronisiertesynchronisiertes EEG EEG

EEG bei Aufmerksamkeit und LernenEEG bei Aufmerksamkeit und Lernen. . a-Blockadea-Blockade, , hochfrequente hochfrequente ß-ß-WellenWellen (Beta-Wellen, (Beta-Wellen, 13-30 Hz, durchschnittlich 20 Hz, kleinere 13-30 Hz, durchschnittlich 20 Hz, kleinere AmplitudeAmplitude),), desynchronisiertdesynchronisierteses EEG EEG

EEG EEG bei bei Lern- und Aufmerksamkeits prozessenLern- und Aufmerksamkeits prozessen: : y-Welleny-Wellen (Gamma-Wellen(Gamma-Wellen,, über 30 Hz ), über 30 Hz ),

Synchronisierte Gamma-AktivitätSynchronisierte Gamma-Aktivität wird als eine mögliche neuronale wird als eine mögliche neuronale Grundlage der Bildung Grundlage der Bildung assoziativer Verbindungenassoziativer Verbindungen zwischen zwischen verschiedenen Zellpopulationenverschiedenen Zellpopulationen

EEG im Schlaf.EEG im Schlaf. große Amplitude und langsame Frequenz, große Amplitude und langsame Frequenz, &-Wellen&-Wellen (Theta-Wellen, 4-7 Hz) und (Theta-Wellen, 4-7 Hz) und d-Wellend-Wellen (Delta-Wellen, 0,1-4 Hz). (Delta-Wellen, 0,1-4 Hz).

Sie kommen beim Erwachsenen im Wachzustand normalerweise nicht Sie kommen beim Erwachsenen im Wachzustand normalerweise nicht vor. Sie werden abervor. Sie werden aber im Schlafim Schlaf und bei und bei pathologischen Zuständenpathologischen Zuständen beobachtet.beobachtet.

EEG und Alter.EEG und Alter. Im Kindes- und Jugendalter Im Kindes- und Jugendalter ist das EEG deutlich ist das EEG deutlich langsamer und unregelmäßiger auch im Wachzustand langsamer und unregelmäßiger auch im Wachzustand &&- - und und dd-Wellen-Wellen

Klinische EEG-DiagnostikKlinische EEG-Diagnostik

Zentrale klinische Anwendungen des EEG sind die Diagnose von Zentrale klinische Anwendungen des EEG sind die Diagnose von AnfallsleidenAnfallsleiden sowie die Bestimmung des sowie die Bestimmung des zerebralen Todeszerebralen Todes

wichtige Auskünfte:wichtige Auskünfte: - - zur Lokalisation und Diagnose von zur Lokalisation und Diagnose von Anfallsleiden,Anfallsleiden, - - zur Bestimmung des zur Bestimmung des zerebralen Todeszerebralen Todes, , - - zur Abschätzung der Folgen von zur Abschätzung der Folgen von VergiftungenVergiftungen auf die Hirntätigkeit, auf die Hirntätigkeit, - - zur Abschätzung der zur Abschätzung der Narkosetiefe Narkosetiefe (Anästhesie), (Anästhesie), - - zur Untersuchung von zur Untersuchung von PharmakawirkungenPharmakawirkungen (Pharmakologie) und (Pharmakologie) und - - zur Abschätzung von zur Abschätzung von zerebralen Störungenzerebralen Störungen (Neurologie) (Neurologie)

PPathologischathologisch veränderte EEG-Wellen sind veränderte EEG-Wellen sind KrampfpotentialeKrampfpotentiale, d, die v.a bei ie v.a bei epileptischen Anfällenepileptischen Anfällen vorkommen. Bei einem epileptischen Anfall vorkommen. Bei einem epileptischen Anfall gehen die typischen klinischen Phänomene (Krämpfe, gehen die typischen klinischen Phänomene (Krämpfe, Bewusstseinsstörungen, etc.) mit charakteristischen Bewusstseinsstörungen, etc.) mit charakteristischen steilen steilen Potentialschwankungen hoher AmplitudePotentialschwankungen hoher Amplitude im EEG einher im EEG einher

PsychophysiologiePsychophysiologie:: Erforschung der Erforschung der Zusammenhänge zwischen Hirn und Zusammenhänge zwischen Hirn und VerhaltenVerhalten beim Menschen. Da die informationsverarbeitenden beim Menschen. Da die informationsverarbeitenden Prozesse im Gehirn z.T. sehr rasch ablaufen (in MillisekundenProzesse im Gehirn z.T. sehr rasch ablaufen (in Millisekunden--intervallen), erfordert ihre Messung eine Zeitauflösung, die intervallen), erfordert ihre Messung eine Zeitauflösung, die bildgebende Verfahrenbildgebende Verfahren nicht haben. nicht haben.

EpilepsienEpilepsien

Anfallstypen: Anfallstypen: --Partielle (fokale) AnfällePartielle (fokale) Anfälle ––paroxysmaleparoxysmale DepolarisationDepolarisation --

GABAerge Hemmung, GABAerge Hemmung, gglutamaterge AMPA- und NMDA-lutamaterge AMPA- und NMDA-AAktivitätktivität

--Generalisierte AnfälleGeneralisierte Anfälle --thalamokortikale Erregungskreisthalamokortikale Erregungskreis.. Bei einem Bei einem sekundär generalisierten Anfallsekundär generalisierten Anfall breitet sich die breitet sich die epileptische Aktivität vom Fokus über den Thalamus in epileptische Aktivität vom Fokus über den Thalamus in viele Hirnregionen aus.viele Hirnregionen aus.

TTonischeonische, -, - klonische klonische Phase Phase

TherapieTherapie:: antiepileptischen antiepileptischen Medikamenten Medikamenten ((60-70%60-70%)) chirurgische Entfernungchirurgische Entfernung des Fokus des Fokus psychophysiologische Trainingsbehandlungpsychophysiologische Trainingsbehandlung

Entstehung von EEG und MEGEntstehung von EEG und MEG

Das Das EEG entsteht überwiegend durch extrazelluläre Ströme der EEG entsteht überwiegend durch extrazelluläre Ströme der Pyramidenzellen in der HirnrindePyramidenzellen in der Hirnrinde, das MEG resultiert aus , das MEG resultiert aus intrazellulären Strömenintrazellulären Strömen

Quelle der EEG-Wellen.Quelle der EEG-Wellen. erregende synaptische Potentiale (EPSP) der erregende synaptische Potentiale (EPSP) der PyramidenzellenPyramidenzellen. . DDieie Gliazellen sind indirekt auch für die EEG/MEG- Gliazellen sind indirekt auch für die EEG/MEG-Rhythmen, vor allem für langsame Hirnpotentiale verantwortlich.Rhythmen, vor allem für langsame Hirnpotentiale verantwortlich.

Polarität der EEG-PotentialschwankungenPolarität der EEG-Potentialschwankungen:: Positive Positive PotentialschwankungenPotentialschwankungen im EEG (vereinbarungsgemäß im EEG (vereinbarungsgemäß

Ausschlag nach unten) werden in den tieferen Schichten (besonders 4. Ausschlag nach unten) werden in den tieferen Schichten (besonders 4. Schicht mit Zustrom der spezifischen thalamischen Afferenzen) durch Schicht mit Zustrom der spezifischen thalamischen Afferenzen) durch erregende synaptische Potentiale, erregende synaptische Potentiale, in den oberen Schichten dagegen in den oberen Schichten dagegen durch durch hemmende Potentiale hemmende Potentiale bzw. Nachlassen der Erregung bzw. Nachlassen der Erregung verursacht.verursacht.

Negative,Negative, d.h. aufwärts gerichtete Potentialschwankungen im EEG d.h. aufwärts gerichtete Potentialschwankungen im EEG kommen durch die Erregung der Dendriten in den oberflächlichen kommen durch die Erregung der Dendriten in den oberflächlichen Schichten (durch unspezifische thalamische Afferenzen, Schichten (durch unspezifische thalamische Afferenzen, Kommissuren- und Assoziationsfasern) zustande. Für die hemmenden Kommissuren- und Assoziationsfasern) zustande. Für die hemmenden synaptischen Potentiale treffen die umgekehrten Verhältnisse zusynaptischen Potentiale treffen die umgekehrten Verhältnisse zu

Quelle der MEG-WellenQuelle der MEG-Wellen. Magnetische Felder stehen stets in einem Winkel . Magnetische Felder stehen stets in einem Winkel von 90 ° senkrecht zur Richtung der elektrischen Felder. Die von 90 ° senkrecht zur Richtung der elektrischen Felder. Die Aktivitäten beider Zellorientierungen lassen sich also nur über die Aktivitäten beider Zellorientierungen lassen sich also nur über die Kombination von EEG und MEG erfassen.Kombination von EEG und MEG erfassen.

Oszillation von EEG und MEG.Oszillation von EEG und MEG. Die verschiedenen rhythmischen Wellenformen des EEGs/MEGs haben Die verschiedenen rhythmischen Wellenformen des EEGs/MEGs haben

unterschiedliche unterschiedliche Generatoren.Generatoren. Zwar entstehen die EEG-Wellen und Zwar entstehen die EEG-Wellen und ereigniskorrelierten Potentiale alle im Kortex, ihre ereigniskorrelierten Potentiale alle im Kortex, ihre Rhythmik Rhythmik und ihre und ihre SynchronisationSynchronisation stammt aus stammt aus subkortikalen Kernensubkortikalen Kernen. .

--a-Rhythmusa-Rhythmus durch Schrittmacherzellen des durch Schrittmacherzellen des Thalamus Thalamus -&-&--WellenWellen vom vom Hippokampus Hippokampus generiert generiert -d-die ie raschen 30-80 Hz-Wellenzügeraschen 30-80 Hz-Wellenzüge, die bei bedeutungshaltigen Reizen , die bei bedeutungshaltigen Reizen

oder oder Wörtern auftreten, entstehen direkt in den Wörtern auftreten, entstehen direkt in den kortikalen Zellen. kortikalen Zellen.

Gamma-OszillationenGamma-Oszillationen:: Bietet man einen Bietet man einen bedeutungsvollen Reizbedeutungsvollen Reiz dar, so synchronisieren sich dar, so synchronisieren sich

die Gamma-Oszillationen mit dem Reizauftrittdie Gamma-Oszillationen mit dem Reizauftritt.. Im TraumschlafIm Traumschlaf, sind die 40 Hz-Oszillationen nicht mehr an den , sind die 40 Hz-Oszillationen nicht mehr an den

Reizzeitpunkt gebunden, sondern treten in Abhängigkeit von den Reizzeitpunkt gebunden, sondern treten in Abhängigkeit von den spontanen, inneren Erlebnisinhaltenspontanen, inneren Erlebnisinhalten auf. auf.

Im Im WachzustandWachzustand sowie im sowie im REM-Schlaf REM-Schlaf (Rapid Eye Movement), (Rapid Eye Movement), in in denen besonders aktives subjektives Erleben stattfindet, erkennt man denen besonders aktives subjektives Erleben stattfindet, erkennt man regelmäßige Oszillationen, die leicht zeitverschoben an allen regelmäßige Oszillationen, die leicht zeitverschoben an allen Ableitungspunkten auftreten. Ableitungspunkten auftreten. Im TiefschlafIm Tiefschlaf ohne subjektives Erleben ohne subjektives Erleben fehlen diese kohärenten Schwingungen.fehlen diese kohärenten Schwingungen.

Analyse der Großhirntätigkeit mit EKPAnalyse der Großhirntätigkeit mit EKP

Vor, während und nach einem Vor, während und nach einem sensorischen, sensorischen, motorischen oder psychischen Ereignismotorischen oder psychischen Ereignis sind im sind im Elektroenzephalogramm spezifische elektrokortikale Elektroenzephalogramm spezifische elektrokortikale Potentiale messbar. Diese bezeichnet man als Potentiale messbar. Diese bezeichnet man als ereigniskorrelierte Hirnpotentiale, EKPereigniskorrelierte Hirnpotentiale, EKP

Ereigniskorrelierte Potentiale (EKP) sind von sehr viel Ereigniskorrelierte Potentiale (EKP) sind von sehr viel kleinerer Amplitude als das Spontan-EEGkleinerer Amplitude als das Spontan-EEG.. Sie müssen Sie müssen deswegen mit deswegen mit SummationstechnikenSummationstechniken (Mittelungstechniken) sichtbar gemacht werden. (Mittelungstechniken) sichtbar gemacht werden.

EEreigniskorrelierte Hirnpotentialereigniskorrelierte Hirnpotentiale:: das Erwartungspotential, das Erwartungspotential, das Bereitschaftspotential und die prämotorische das Bereitschaftspotential und die prämotorische Positivierung Positivierung

Evozierte Evozierte Potentiale, EPPotentiale, EP

Diejenigen ereigniskorrelierten Potentiale, die sich im ZNS Diejenigen ereigniskorrelierten Potentiale, die sich im ZNS als als Antwort auf eine ReizungAntwort auf eine Reizung von Sensoren, von von Sensoren, von peripheren Nerven, von sensorischen Bahnen oder Kernen peripheren Nerven, von sensorischen Bahnen oder Kernen registrieren lassen, werden als registrieren lassen, werden als evozierte Potentiale, EP,evozierte Potentiale, EP, bezeichnet. bezeichnet.

NNach Reizung peripherer somatischer Nerven oder Sensoren ach Reizung peripherer somatischer Nerven oder Sensoren können von den somatosensorischen Rindenarealen (SI, können von den somatosensorischen Rindenarealen (SI, SSIIl) nach kurzer Verzögerung (l) nach kurzer Verzögerung (etwa 10 msetwa 10 ms) ) somatisch somatisch evozierte Potentiale, SEPevozierte Potentiale, SEP, , abgeleitet werdenabgeleitet werden..

primär primär -, -, sekundär evoziertes Potentialsekundär evoziertes Potential --Späte Komponenten Späte Komponenten ereigniskorrelierter Potentiale. Komplexe Prozesse der ereigniskorrelierter Potentiale. Komplexe Prozesse der Verarbeitung von Information und die Planung von Verarbeitung von Information und die Planung von VerhaltenVerhalten bilden sich in sehr viel späteren Komponenten bilden sich in sehr viel späteren Komponenten

ab (ab (Latenzen > 60 msLatenzen > 60 ms).). endogene ereigniskorrelierte Potentialeendogene ereigniskorrelierte Potentiale (im Gegensatz zu den (im Gegensatz zu den

frühen frühen exogenen exogenen Komponenten). Komponenten).

Bestandspotentiale und langsame Bestandspotentiale und langsame HirnpotentialeHirnpotentiale

BestandspotentialeBestandspotentiale. . ZZwischen der kortikalen Oberfläche und der darunter wischen der kortikalen Oberfläche und der darunter

liegenden weißen Substanz liegenden weißen Substanz kann kann eine Gleichspannungsdifferenz von eine Gleichspannungsdifferenz von mehreren Millivolt (Oberfläche negativ) abgeleitet werden. mehreren Millivolt (Oberfläche negativ) abgeleitet werden.

Dieses Dieses kortikale Gleichspannungs-kortikale Gleichspannungs- oder oder BestandspotentialBestandspotential wird beim wird beim Übergang in den Schlaf positiver, während umgekehrt Weckreaktionen Übergang in den Schlaf positiver, während umgekehrt Weckreaktionen mit einer Negativierung der Oberfläche einhergehen.mit einer Negativierung der Oberfläche einhergehen.

Langsame HirnpotentialeLangsame Hirnpotentiale. lokale, langsame Potentialverschiebungen von . lokale, langsame Potentialverschiebungen von 200 ms bis mehrere Sekunden Dauer200 ms bis mehrere Sekunden Dauer,, die die an der Schädeloberfläche an der Schädeloberfläche registriert werden können und aus den apikalen Dendriten stammen.registriert werden können und aus den apikalen Dendriten stammen. SpiegelnSpiegeln Erregung der oberflächennahen Dendriten der Erregung der oberflächennahen Dendriten der Pyramidenzellen Pyramidenzellen wider. Bedingt durch unspezifische thalamische und wider. Bedingt durch unspezifische thalamische und retikuläre Afferenzen (Arousal-System) sowie durch andere kortikale retikuläre Afferenzen (Arousal-System) sowie durch andere kortikale Regionen wird die Auslösung von Aktionspotentialen in den Regionen wird die Auslösung von Aktionspotentialen in den Pyramidenzellen erleichtert.Pyramidenzellen erleichtert.

Negativierung der oberen KortexschichtNegativierung der oberen Kortexschicht ist somit der ist somit der elektrophysiologische Ausdruck eines elektrophysiologische Ausdruck eines Mobilisierungszustandes Mobilisierungszustandes des des betreffenden Areals.betreffenden Areals.

Entstehung der EKPEntstehung der EKP

Entstehungsmechanismus.Entstehungsmechanismus. ähnlich wie die Wellen des EEG, widerspiegeln ähnlich wie die Wellen des EEG, widerspiegeln EKP EKP die die langsame langsame

synaptische Aktivität der Pyramidenzellen und deren Dendritensynaptische Aktivität der Pyramidenzellen und deren Dendriten, , nicht nicht die Impulsaktivität (Aktionspotentiale) der Neurone. Auch hier handelt die Impulsaktivität (Aktionspotentiale) der Neurone. Auch hier handelt es sich um Massenpotentiale, zu denen die summierten extrazellulären es sich um Massenpotentiale, zu denen die summierten extrazellulären synaptischen Ströme vieler Neurone in der Umgebung der Elektrode synaptischen Ströme vieler Neurone in der Umgebung der Elektrode beitragen.beitragen.

Klinische AnwendungKlinische Anwendung:: Zu diagnostischen Zwecken werden evozierte Potentiale vor allem Zu diagnostischen Zwecken werden evozierte Potentiale vor allem

auch durch Schall- und Lichtreize ausgelöst. Jedes dieser auch durch Schall- und Lichtreize ausgelöst. Jedes dieser akustisch akustisch evozierten Potentialeevozierten Potentiale, , AEPAEP, , bzw. bzw. visuell evozierte Potentiale, VEP,visuell evozierte Potentiale, VEP, besteht aus einer Serie von Wellen, die in den verschiedenen besteht aus einer Serie von Wellen, die in den verschiedenen Umschaltstellen der Hör- bzw. Sehbahn generiert werden. Sie können Umschaltstellen der Hör- bzw. Sehbahn generiert werden. Sie können daher zur Überprüfung der Funktion dieser Bahnen eingesetzt werden, daher zur Überprüfung der Funktion dieser Bahnen eingesetzt werden, z. B. die akustisch evozierten Potentiale bei z. B. die akustisch evozierten Potentiale bei KindernKindern zur Objektivierung zur Objektivierung und Verlaufskontrolle bestimmter Formen von und Verlaufskontrolle bestimmter Formen von Schwerhörigkeit.Schwerhörigkeit.

Auch bei Auch bei demyelinisierenden Erkrankungendemyelinisierenden Erkrankungen, wie beispielswieise bei der , wie beispielswieise bei der multiplen Sklerosemultiplen Sklerose, , werden evozierte Potentiale, vor allem werden evozierte Potentiale, vor allem visuelle,visuelle, zur zur Verlaufskontrolle eingesetzt. Der Abbau der Myelinscheide der Axone Verlaufskontrolle eingesetzt. Der Abbau der Myelinscheide der Axone führt zuführt zu einer einer Verlangsamung der Erregungsleitung, wodurch sich die Verlangsamung der Erregungsleitung, wodurch sich die LatenzenLatenzen der verschiedenen Komponenten der visuell evozierte der verschiedenen Komponenten der visuell evozierte Potentiale verlängern.Potentiale verlängern.

Bewusstlosigkeit und LähmungenBewusstlosigkeit und Lähmungen

Späte ereigniskorrelierte PotentialeSpäte ereigniskorrelierte Potentiale spiegeln je nach ihrem anatomischen spiegeln je nach ihrem anatomischen Ort, ihrer Form und ihrer zeitlichen Latenz (»Komponenten«) Ort, ihrer Form und ihrer zeitlichen Latenz (»Komponenten«) unterschiedliche unterschiedliche informationsverarbeitende Prozesseinformationsverarbeitende Prozesse wider. Sie wider. Sie werden daher auch zur Diagnose über Vorhandensein oder Fehlen werden daher auch zur Diagnose über Vorhandensein oder Fehlen kognitiver Vorgänge bei Patienten in kognitiver Vorgänge bei Patienten in Anästhesie, BewusstlosigkeitAnästhesie, Bewusstlosigkeit (Koma und vegetativem Zustand) oder (Koma und vegetativem Zustand) oder Locked-in-SyndromLocked-in-Syndrom eingesetzt. eingesetzt.

Besonders beim Besonders beim Locked-in-SyndromLocked-in-Syndrom ist das klinisch höchst wichtig, da ist das klinisch höchst wichtig, da diese Patienten diese Patienten vollständig gelähmtvollständig gelähmt (z.B. nach Schlaganfällen oder bei (z.B. nach Schlaganfällen oder bei der amyotrophen Lateralsklerose, der amyotrophen Lateralsklerose, ALS,ALS, bei der alle motorischen Zellen bei der alle motorischen Zellen absterben), aber bei absterben), aber bei Bewusstsein Bewusstsein und und kognitiv-emotional intaktkognitiv-emotional intakt sein sein können. können.

Zum Beispiel zeigten beatmete Patienten mit vollständiger Lähmung Zum Beispiel zeigten beatmete Patienten mit vollständiger Lähmung durch Polyneuropathie, bei durch Polyneuropathie, bei semantischen Fehlernsemantischen Fehlern ( (z.B. das Wort z.B. das Wort »Berlin«»Berlin«) ) sogenannte sogenannte »N400-Komponenten«,»N400-Komponenten«, also langsame negative also langsame negative (N) Potentiale 400 ms nach Darbietung des unpassenden Inhaltes. Das (N) Potentiale 400 ms nach Darbietung des unpassenden Inhaltes. Das Vorhandensein dieser N400 bei diesen Patienten belegt, dass ihr Vorhandensein dieser N400 bei diesen Patienten belegt, dass ihr Kortex durchaus in der Lage ist, komplexe bedeutungshaltige Kortex durchaus in der Lage ist, komplexe bedeutungshaltige Information zu verarbeitenInformation zu verarbeiten..

ZusammenfassungZusammenfassung

Entstehung von EKPEntstehung von EKP EKP spiegeln die EKP spiegeln die synchrone synaptische Aktivität der Pyramidenzellensynchrone synaptische Aktivität der Pyramidenzellen

und deren Dendriten wider. Methodik: Sensorische, motorische und und deren Dendriten wider. Methodik: Sensorische, motorische und psychische Ereignisse führen zu Veränderungen des psychische Ereignisse führen zu Veränderungen des Elektroenzephalogramms. Wegen ihrer kleinen Amplitude werden Elektroenzephalogramms. Wegen ihrer kleinen Amplitude werden diese in der Regel nur nach Aufsummierung vieler EEG-Abschnitte als diese in der Regel nur nach Aufsummierung vieler EEG-Abschnitte als ereigniskorrelierte Potentiale, EKPereigniskorrelierte Potentiale, EKP, sichtbar., sichtbar.

Anwendung der EKPAnwendung der EKP Eine Form dieser Potentiale sind die nach Eine Form dieser Potentiale sind die nach somato-sensorischer, somato-sensorischer,

akustischer oder visuellerakustischer oder visueller Reizung ableitbaren evozierten Potentiale, Reizung ableitbaren evozierten Potentiale, EP, die in der EP, die in der klinischenklinischen Neurophysiologie und Psychologie vielfache Neurophysiologie und Psychologie vielfache diagnostische diagnostische AnwendungAnwendung finden. Sie werden auch als finden. Sie werden auch als exogene exogene PotentialePotentiale bezeichnet, da ihre Form und Dauer von den äußeren Reizen bezeichnet, da ihre Form und Dauer von den äußeren Reizen abhängt. Die abhängt. Die späten Komponentenspäten Komponenten ereigniskorrelierter Potentiale ereigniskorrelierter Potentiale werden als werden als endogenendogen bezeichnet, da sie im Wesentlichen von bezeichnet, da sie im Wesentlichen von psychischen Prozessen abhängen. psychischen Prozessen abhängen.

Langsame Langsame negative Potentialänderungennegative Potentialänderungen (länger als 200 ms) spiegeln (länger als 200 ms) spiegeln Depolarisation und Mobilisierung des unter der Elektrode liegenden Depolarisation und Mobilisierung des unter der Elektrode liegenden Rindenfeldes wider, Rindenfeldes wider, Positivierungen Positivierungen hängen mit Nachlassen des hängen mit Nachlassen des Erregungszustandes des neuronalen Gewebes zusammen.Erregungszustandes des neuronalen Gewebes zusammen.