Grenzenlose Psychologie

Bildgebende Verfahren des Gehirns

EEG, PET, MRT und fMRT scannen das Gehirn mit einer Vielzahl von Methoden und haben unterschiedliche Grade an Spezifität und Invasivität.

Neuroimaging oder Gehirnscanning umfasst die Verwendung verschiedener Techniken, um direkt oder indirekt die Struktur, Funktion oder Pharmakologie des Gehirns abzubilden. Es ist eine relativ neue Disziplin innerhalb der Medizin, der Neurowissenschaften und der Psychologie. Ärzte, die sich auf die Durchführung und Interpretation von Neuroimaging im klinischen Umfeld spezialisiert haben, werden als Neuroradiologen bezeichnet.

Neuroimaging lässt sich in zwei große Kategorien einteilen:

1. Strukturelle Bildgebung, die sich mit der Struktur des Gehirns und der Diagnose von großflächigen intrakraniellen Erkrankungen (z. B. einem Tumor) sowie Verletzungen beschäftigt.
2. Funktionelle Bildgebung, die zur Diagnose von Stoffwechselkrankheiten und Läsionen in feinerem Maßstab (z. B. Alzheimer) sowie zur neurologischen und kognitiv-psychologischen Forschung eingesetzt wird. Mit der funktionellen Bildgebung kann die Informationsverarbeitung des Gehirns direkt sichtbar gemacht werden, da die Aktivität im betroffenen Hirnareal den Stoffwechsel erhöht und auf dem Scan „aufleuchtet“.

Vier der gebräuchlichsten Arten von Hirnscans sind EEG, PET, MRI und fMRI.

Elektroenzephalographie (EEG)

Die Elektroenzephalographie (EEG) wird verwendet, um die Hirnaktivität in bestimmten psychologischen Zuständen wie Wachheit oder Schläfrigkeit darzustellen. Es ist nützlich bei der Diagnose von Anfällen und anderen medizinischen Problemen, die eine übermäßige oder fehlende Aktivität in bestimmten Teilen des Gehirns beinhalten.

Zur Vorbereitung eines EEGs werden Elektroden auf dem Gesicht und der Kopfhaut platziert. Nachdem jede Elektrode an der richtigen Stelle platziert wurde, kann das elektrische Potential jeder Elektrode gemessen werden. Je nach Zustand einer Person (wach, schlafend, etc.) unterscheiden sich sowohl die Frequenz als auch die Form des EEG-Signals. Patienten, die an Epilepsie leiden, zeigen eine Erhöhung der Amplitude des Feuerns, die auf der EEG-Aufzeichnung sichtbar ist. Der Nachteil des EEG ist, dass die elektrische Leitfähigkeit – und damit die gemessenen elektrischen Potentiale – aufgrund der natürlichen Leitfähigkeiten anderer Gewebe wie Hirnsubstanz, Blut und Knochen von Person zu Person und auch über die Zeit stark variieren können. Aus diesem Grund ist es manchmal unklar, welche Hirnregion genau ein Signal aussendet.

Positronen-Emissions-Tomographie (PET)

Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Scans messen den Spiegel des Zuckers Glukose im Gehirn, um zu veranschaulichen, wo neuronales Feuern stattfindet. Dies funktioniert, weil aktive Neuronen Glukose als Treibstoff verwenden. Als Teil des Scans wird eine Tracer-Substanz, die an radioaktive Isotope gebunden ist, in das Blut injiziert. Wenn Teile des Gehirns aktiv werden, wird Blut (das den Tracer enthält) geschickt, um Sauerstoff zu liefern. Dadurch entstehen sichtbare Flecken, die dann von Detektoren aufgenommen werden und ein Videobild des Gehirns bei der Ausführung einer bestimmten Aufgabe erzeugen. Mit PET-Scans können wir jedoch nur verallgemeinerte Bereiche der Hirnaktivität lokalisieren und keine spezifischen Orte. Darüber hinaus sind PET-Scans kostspielig und invasiv, was ihre Anwendung einschränkt. Sie können jedoch bei einigen Formen der medizinischen Diagnose eingesetzt werden, unter anderem bei der Alzheimer-Krankheit.

Magnetresonanztomographie (MRT)

Magnetresonanztomographie (MRT) und funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) sind die Form der neuronalen Bildgebung, die für den Bereich der Psychologie am direktesten nützlich ist.

Eine MRT verwendet starke Magnetfelder, um rotierende Atomkerne (normalerweise Wasserstoffprotonen) in Körpergeweben auszurichten, stört dann die Rotationsachse dieser Kerne und beobachtet das Hochfrequenzsignal, das erzeugt wird, wenn die Kerne in ihren Ausgangszustand zurückkehren. Durch diesen Prozess erzeugt ein MRI ein Bild der Gehirnstruktur. MRT-Scans sind nicht invasiv, stellen ein geringes Gesundheitsrisiko dar und können bei Säuglingen und in utero eingesetzt werden, was eine konsistente Art der Bildgebung über das gesamte Entwicklungsspektrum hinweg ermöglicht. Ein Nachteil ist, dass der Patient für lange Zeit in einem lauten, beengten Raum stillhalten muss, während die Bildgebung durchgeführt wird.

Die fMRT ist eine Serie von MRTs, die sowohl die Struktur als auch die funktionelle Aktivität des Gehirns durch Computeranpassung mehrerer Bilder misst. Konkret misst die fMRT Signalveränderungen im Gehirn, die auf eine veränderte neuronale Aktivität zurückzuführen sind. Bei einem fMRI kann ein Patient geistige Aufgaben ausführen und der Bereich der Aktion kann durch den Blutfluss von einem Teil des Gehirns zu einem anderen erkannt werden, indem Bilder im Abstand von weniger als einer Sekunde aufgenommen werden und zeigen, wo das Gehirn „aufleuchtet“. Wenn eine Person zum Beispiel visuelle Informationen verarbeitet, strömt das Blut in den hinteren Teil des Gehirns, wo sich der Okzipitallappen befindet. FMRIs machen es möglich zu zeigen, wann Dinge passieren, wie sich Hirnareale mit der Erfahrung verändern und welche Hirnareale zusammenarbeiten. Sie wurden verwendet, um eine breite Palette von psychologischen Phänomenen zu untersuchen, einschließlich (aber keineswegs beschränkt auf) die neuronale Aktivität beim Lügen, die Unterschiede zwischen Anfängern und Experten beim Spielen eines Musikinstruments und was in unserem Kopf passiert, wenn wir träumen.