Das Verständnis des menschlichen Denkens und Verhaltens kann viele Ansätze erfordern, aber um wirklich zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert, müssen Sie in es schauen. Dies muss nicht so grausam sein, wie es sich anhört, da viele bildgebende Verfahren des Gehirns heute völlig nichtinvasiv sind.
Im Folgenden werden wir die gängigsten Bildgebungstechniken des Gehirns – EEG und (f)MRT-durchgehen, um zu sehen, wie sie funktionieren und wie sie verglichen werden, wobei die Vor-und Nachteile der einzelnen untersucht werden.
Was ist EEG?,
EEG (Elektroenzephalographie) misst die elektrische Aktivität unseres Gehirns über Elektroden, die auf der Kopfhaut platziert sind. Es sagt uns aus den Oberflächenmessungen, wie aktiv das Gehirn ist.
Dies kann nützlich sein, um schnell zu bestimmen, wie sich die Gehirnaktivität als Reaktion auf Reize ändern kann, und kann auch nützlich sein, um abnormale Aktivitäten wie Epilepsie zu messen .
Wie funktioniert die EEG-Arbeit?,
Das Gehirn ist ein elektrisches System – alle unsere Gedanken (bewusst oder auf andere Weise) werden durch ein Netzwerk von Neuronen erzeugt, die mit Hilfe elektrischer Ströme Signale aneinander senden. Je mehr elektrische Signale, desto mehr neuronale Kommunikation, die mehr Gehirnaktivität entspricht.
Die Elektroden eines EEG-Headsets können keine Veränderungen in einzelnen Neuronen erkennen, sondern die elektrischen Veränderungen von Tausenden von Neuronen, die gleichzeitig signalisieren.
Das Signal der Elektroden wird dann an einen Verstärker gesendet, der (hier keine Überraschungen) das Signal verstärkt., Ein Computer empfängt dann dieses Signal und kann verschiedene Karten der Gehirnaktivität mit einer schnellen zeitlichen Auflösung erzeugen.
Ein Nachteil für das EEG ist die räumliche Auflösung – da die Elektroden die elektrische Aktivität an der Oberfläche des Gehirns messen, ist es schwierig zu wissen, ob das Signal in der Nähe der Oberfläche (im Kortex) oder aus einer tieferen Region erzeugt wurde.
Es gibt Berechnungen, die angewendet werden können, um diese Einschränkung zu umgehen (z. B.), aber es bleibt eine Herausforderung für die EEG-Forschung.
Check out: Was ist EEG und wie funktioniert es
Was ist MRT?,
Die MRT (Magnetresonanztomographie) liefert eine Karte des Gehirns – wie es zu einem bestimmten Zeitpunkt aussieht.
Diese strukturellen Informationen können nützlich sein, um zu bestimmen, wie sich die Größen bestimmter Gehirnbereiche über Menschen hinweg vergleichen oder ob an einem bestimmten Gehirn (z. B. einem Tumor) etwas Abnormales vorliegt.
Wie funktioniert die MRT?
Die MRT ist eine komplexe bildgebende Methode, aber wir werden versuchen, Ihnen hier einen Überblick zu geben.,
Wie der Name schon sagt, sind Magnete von zentraler Bedeutung für die Magnetresonanztomographie, aber etwas stärker – etwa 1.000-bis 3.000-mal stärker als der durchschnittliche Kühlschrankmagnet.
Das Magnetfeld aus der MRT interagiert mit den Protonen in unseren Wasserstoffatomen (es ist natürlich ziemlich praktisch, dass wir 70% Wasser sind – es gibt viele Wasserstoffatome, die der Magnet beeinflussen kann).
Normalerweise sind diese Protonen in zufällige Richtungen gerichtet, aber das Magnetfeld lässt einen signifikanten Teil von ihnen in die gleiche Richtung ausrichten., Wir liegen also in der MRT-Maschine, und die Protonen in den Wasserstoffatomen (die sich im Wasser in unserem Körper befinden) zeigen meistens in die gleiche Richtung. Puh.
Für den nächsten Schritt wird ein Funkimpuls ausgegeben (genau wie ein normales Funksignal, nur viel schneller). Dies interagiert auch mit den Protonen und dreht sie im Wesentlichen zur Seite. Da die Radiofrequenz jedoch nur für einen Moment auftritt, entspannen sich die Protonen zuvor wieder in ihren ausgerichteten Zustand.
Dies ist das entscheidende Bit – wenn sich die Protonen entspannen, wird Energie freigesetzt, die von Sensoren in der MRT-Maschine erfasst werden kann., Durch einige Berechnungen (die über den Rahmen dieses Blogbeitrags hinausgehen, aber hier sehen: ), kann der Computer bestimmen, wie das Gewebe aussah, abhängig von dieser Energie, die freigesetzt wird, und uns ein Bild des Gewebes zeigen.
Natürlich zeigt uns die MRT nur ein statisches Bild des Gehirns – ein anatomisches Bild, nicht der tatsächlichen Aktivität des Gehirns. Wie können wir also ein Bild von der Gehirnaktivität bekommen? Hier kommt fMRI ins Spiel.
Was ist mit fMRT?
Wenn ich mich bewegen will, mein rechter arm, ein paar Dinge müssen passieren., Ein bestimmter Teil meines Gehirns wird seine Aktivität erhöhen, um die Nachricht zu senden, um diese Aktion abzuschließen, und dieser Bereich des Gehirns wird immer etwas sauerstoffreicheres Blut erhalten.
Bei der fMRT passieren die gleichen Dinge wie bei der MRT – die aus der Entspannung von Protonen emittierte Energie wird gemessen–, aber die Berechnungen zielen stattdessen darauf ab, zu bestimmen, wie sich die Menge des sauerstoffhaltigen Blutflusses ändert.
Wenn sich in einem Teil des Gehirns im Vergleich zu anderen mehr sauerstoffreiches Blut befindet, ist dieser Gehirnbereich wahrscheinlich aktiver ., Dies wird als Blut-Sauerstoff-Ebene abhängige Reaktion (auch als FETT bekannt) bekannt.
Dies sind die Daten, die wir mit fMRI sehen, die oft über ein MRT-Bild visualisiert werden.
Ein Nachteil bei der fMRT ist die zeitliche Auflösung. Da es einige Sekunden dauert, bis sich der Blutfluss ändert und die tatsächliche Aufzeichnung durch Rechenfaktoren begrenzt ist, wird die Datenerfassung verlangsamt.
Dies bedeutet oft, dass die Teilnehmer mehrmals einem Reiz ausgesetzt sind und jedes Mal unterschiedliche Zeitpunkte ihrer Gehirnreaktion aufgezeichnet werden (z., die Reaktion wird beim ersten Stimuli-Beginn, 10ms nach dem zweiten Stimulusbeginn usw. aufgezeichnet) .
Dies kann natürlich die Genauigkeit der Aufzeichnung einer neuartigen Reaktion untergraben, bietet jedoch eine vollständige Palette von Gehirnreaktionen.
Wie vergleichen sie sich alle?
Wie wir oben erfahren haben, gibt es mehrere Unterschiede, wie die bildgebenden Informationen des Gehirns von jeder Technologie bereitgestellt werden.,
Es gibt auch zusätzliche Dinge zu beachten – die Kosten einer MRT-Maschine sind erheblich höher als ein EEG (sowohl für den Kauf als auch für die Wartung), und das erforderliche Schulungsniveau ist viel umfangreicher.
Feldarbeit mit MRT / fMRI wird auch nicht passieren, da es keine Möglichkeit gibt, eine solche Maschine wirklich tragbar zu machen.
Das Einrichten eines Experiments mit EEG kann auch ohne großen Aufwand erfolgen-manchmal so einfach wie das Anbringen eines Headsets und das Überprüfen der Datenqualität. Metriken, die automatisch berechnet werden, können mit EEG auch schnelle Einblicke in das menschliche Verhalten geben.,
Beim Aufstieg in eine MRT-Maschine kann leicht genug abgeschlossen werden, die Entscheidung, welche Funkimpuls zu liefern, oder die Analyse der Daten ist eine Aufgabe, die ein hohes Maß an Wissen und Know-how erfordert.
Wir haben die Vor-und Nachteile der einzelnen in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Welche sollte man verwenden?
Wie immer hängt dies von Ihrer Forschungsfrage ab. Wenn Sie sich mehr mit strukturellen und funktionalen Details befassen, dann könnte MRT oder fMRI Ihre Wahl sein, wenn Sie die beträchtlichen Investitionen tätigen können.,
Für schnellere, erschwingliche und zugängliche Erkenntnisse über die Gehirnfunktion mit einer engen zeitlichen Auflösung ist das EEG die Methode der Wahl.
Wenn Sie mehr Anleitung bei der Entscheidung über die Methode der Wahl für Ihre Forschung möchten, dann wenden Sie sich an unser Team.
Ich hoffe, Sie haben diese Diskussion und Vergleich von MRT, fMRI und EEG hilfreich gefunden. Wenn Sie ein noch tieferes Verständnis von EEG erhalten möchten, laden Sie unten unseren kostenlosen Leitfaden herunter!
