Elektroenzephalographie (EEG)
EEG ist eine nicht-invasive Technik, die Aktivität des Gehirns messen können. Die neuronale Aktivität erzeugt elektrische Signale, die durch EEG-Elekt…
Elektroenzephalographie oder EEG, ist eine elektrophysiologische Methode üblicherweise von Forscher Kognition. Das Gehirn erzeugt ständig elektrische Aktivität, die auftreten können spontan oder als induziert durch Stimulation. EEG ist eine nicht-invasive, tragbare und kostengünstige Technik, die erkennen und Veränderungen in der Hirnaktivität zu quantifizieren, so dass es besonders nützlich für kognitive Studien. In diesem Video erklären wir kurz, wie EEG-Signale generiert werden, wie EEG auf kognitive Forschung angewendet wird, die Standardmethode zur EEG-Aufzeichnung und einigen speziellen Anwendungen.
Um zu beginnen, schauen wir wo und wie die EEG-Signale generiert werden.
Das EEG-Signal ist eine elektrische Aktivität von der Oberfläche des Gehirns mit Elektroden auf der Kopfhaut aufgenommen. Es ist in erster Linie in der äußersten Schicht der Großhirnrinde erzeugt-durch aktivierte pyramidale Neuronen, welche sind die wichtigsten Ausgang Neuronen des Kortex. Diese Neuronen empfangen und synaptischen Eingänge aus anderen Teilen des Gehirns zu integrieren und ihre kollektive Tätigkeit spiegelt die Verarbeitung von Informationen.
Bewegt sich vor allem Anregung positiv geladene Ionen durch die Membran und in das Neuron, schaffen eine Strömung in der dendritischen Region, die durch die äußere Bewegung der Ladung um die Soma-der aktuelle "Quelle." neutralisiert "sink" Dies bringt das Neuron zu einem "Dipol" Zustand, erzeugen eine elektrische Spannung und Strom fließt zwischen apikalen Dendriten und Soma zu schaffen. Elektroden zu erfassen die Summe der Potenziale, die von einer großen Zahl von diesen "neuronale Dipole" handeln synchron produziert.
Nun, dass Sie vertraut mit der Physiologie hinter EEG-Signale sind, lassen Sie uns besprechen, was sie uns sagen über kognitive Funktionen.
Normale EEG zeigt spontane Oszillationen. Diese rhythmische Aktivität besteht aus mehreren überlappenden Sub-Rhythmen, die durch mathematische Transformationen, z. B. die Fourier-Transformation entlarvt werden können. Mit dieser Technik ist EEG Zeitreihen in seiner Komponente Sub Rhythmen zerlegt und als ein "Leistungsspektrum". Jeder Sub-Rhythmus, basierend auf seiner Frequenz ist nach seiner "Konzentration" oder die Signalleistung in der gesamten EEG-Aufzeichnung aufgetragen.
Die Frequenzen für das Gehirn Rhythmen sind: Delta-Welle, die am langsamsten bei weniger als 4 Hz; Theta-Welle, bei 4-7 Hz; Alpha-Wellen, bei 8-12 Hz; Beta-Welle bei 13-30 Hz; und Gamma Wave, der schnellste um mehr als 30 Hz. Jeder Rhythmus korreliert auch mit Verhaltensstörungen: Delta- und Theta-Wellen beobachtet in den Schlafzustand, Alpha-Wellen treten in der wach und entspannten Zustand und Beta- und Gamma-Wellen während der aktiven Wahrnehmung auftreten.
Veränderung der EEG-Aktivität wird verwendet, um die Reaktion des Gehirns auf die Stimulation bei kognitiven Aufgaben zu untersuchen. Z. B. möglicherweise während eines kognitiven Experimentes ein Thema müssen Sie Gesichter auf einem Computerbildschirm anzeigen, und zwischen ihnen zu unterscheiden. Der Test wird wiederholt eine Anzahl von Zeiten. Nachfolgenden EEG Antworten sind mal gesperrt, die zum Ausbruch des visuellen Reizes und gemittelt; Dies wirft die Signalpegel über die Hintergrundgeräusche. Mittlere EEG-Aktivität, hervorgerufen durch einen bestimmten Reiz ist bekannt als das Ereignis im Zusammenhang mit Potenzial. oder ERP.
Die Gipfel im ERP-Diagramm entsprechen koordinierte neurale Aktivität. Hier bezieht sich ein früher Höhepunkt auf die direkte Reaktion des visuellen Systems. Ein später Höhepunkt der synchronisierte neuronale Aktivität betrifft dann, kognitive Verarbeitung des Reizes.
Nun, da Sie gelernt haben, wie EEG verwendet wird, um Erkenntnis zu studieren, sehen wir uns wie ein EEG-Experiment durchgeführt wird.
EEG-Experimente erfordern, dass einzig sinnvolle Signale gesammelt werden, weil eigentliche kortikale Potentiale sehr klein sind. Um diese Signale zu erfassen, sind EEG-Elektroden aus hoch leitfähige Materialien, wie Silber und Chlorid, die in eine Kappe nach dem standardisierten 10-20-Platzierung-System angeordnet sind. Dieses System sorgt für konsequente Positionierung der Elektroden, so dass Experimente über Zeit und Probanden reproduzierbar sind. Elektroden werden nach festgelegten kortikalen Bereichen und Halbkugel Lage gekennzeichnet und werden systematisch getrennt, innerhalb von 10 % oder 20 % der gesamten Front to Back oder rechts-nach-links-Abstand des Schädels.
Elektrolyt-Gel wird mit Elektroden verwendet, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Aktive Signale sind im Vergleich zu einer Referenzelektrode verstärkt, und das System ist geerdet, um Lärm zu reduzieren. Darüber hinaus sind Signale gefiltert, um nur diejenigen, die fallen in den EEG-Frequenzbereich zu sammeln. Artefakte aus körperlichen Bewegungen, z. B. Augenzwinkern, in der Regel überwacht und die Daten abgezogen.
Vor dem Experiment Verfahren werden dem Teilnehmer erklärt und eine schriftliche Zustimmung eingeholt. Das Thema Kopfumfang wird gemessen und eine entsprechende Elektrode Cap Größe ausgewählt. Wahrzeichen für die Platzierung der GAP sind markiert und folgte nach dem 10-20-Platzierung-System. Nächste, leitfähige Gel innerhalb jedes Elektrodenhalter, machen einen Stapel von Gel gegen die Kopfhaut injiziert ist gerade genug, um Interferenzen zwischen benachbarten Elektroden zu vermeiden. Aktive Elektroden werden dann in die Halterungen fixiert. Das Thema ist nun für das Experiment aufgestellt und erinnert, unnötige Bewegungen zu minimieren. Schließlich wird die EEG-Anzeige überprüft, um sicherzustellen, dass alles richtig läuft.
Nun, da Sie die Grundlagen des EEG Experiment laufen gelernt haben, betrachten wir einige spezifischen Anwendungen dieser Technik in der kognitiven Forschung.
EEG wird verwendet, um soziale Kognition bei Erwachsenen und Säuglingen zu studieren. Hier geht das Experiment eine persönliche Marionette-Demonstration mit einem Kleinkind unter Test sofortige Abberufung und Nachahmung. Daten aus der gesamten Kopfhaut zeigen Unterschiede in der EEG-Aktivität zu verschiedenen experimentellen Zeitpunkten.
Funktionelle Magnetresonanztomographie oder fMRI, ist eine weitere nicht-invasive Technik, die Aktivität des Gehirns misst. Die Empfindlichkeit des fMRI an die Stelle der Aktivierung kombinierbar mit der Empfindlichkeit des EEG auf den Zeitpunkt der Aktivierung. Zusammen ermöglichen diese Techniken funktionelle Zuordnung auf einer höheren Ebene zu verstehen, so kognitive Vorgänge wie Schlaf, Bewusstsein, Emotionen, lernen und Gedächtnis.
Zu guter Letzt kann EEG mit transkranielle Gleichstrom Stimulation, oder tDCS, eine Technik, die Hirnstimulation Neuron Erregbarkeit zu modulieren kann kombiniert werden. tDCS birgt Potenzial für die Behandlung von neurologischen Störungen, die kognitive Fähigkeiten auswirken, und EEG dient zum überwachen und optimieren die Auswirkungen der direkten Stimulation. Softwareprogramme automatische schnelle Fourier Transformationen werden verwendet, um Veränderungen in der EEG-Leistungsspektrum in Echtzeit beobachten.
Sie haben nur Jupiters Video auf EEG beobachtet. Dieses Video erläutert wie EEG-Signale generiert werden, wie diese Technik verwendet wird, um die Wahrnehmung, die Grundlagen für die Durchführung ein EEG-Experiment, und zu guter Letzt einige spezifischen Anwendungen in kognitive Studien zu verstehen. Wie immer vielen Dank für das ansehen!
Elektroenzephalographie oder EEG, ist eine elektrophysiologische Methode üblicherweise von Forscher Kognition. Das Gehirn erzeugt ständig elektrische Aktivität, die auftreten können spontan oder als induziert durch Stimulation. EEG ist eine nicht-invasive, tragbare und kostengünstige Technik, die erkennen und Veränderungen in der Hirnaktivität zu quantifizieren, so dass es besonders nützlich für kognitive Studien. In diesem Video erklären wir kurz, wie EEG-Signale generiert werden, wie EEG auf kognitive Forschung angewendet wird, die Standardmethode zur EEG-Aufzeichnung und einigen speziellen Anwendungen.
Um zu beginnen, schauen wir wo und wie die EEG-Signale generiert werden.
Das EEG-Signal ist eine elektrische Aktivität von der Oberfläche des Gehirns mit Elektroden auf der Kopfhaut aufgenommen. Es ist in erster Linie in der äußersten Schicht der Großhirnrinde erzeugt-durch aktivierte pyramidale Neuronen, welche sind die wichtigsten Ausgang Neuronen des Kortex. Diese Neuronen empfangen und synaptischen Eingänge aus anderen Teilen des Gehirns zu integrieren und ihre kollektive Tätigkeit spiegelt die Verarbeitung von Informationen.
Bewegt sich vor allem Anregung positiv geladene Ionen durch die Membran und in das Neuron, schaffen eine Strömung in der dendritischen Region, die durch die äußere Bewegung der Ladung um die Soma-der aktuelle "Quelle." neutralisiert "sink" Dies bringt das Neuron zu einem "Dipol" Zustand, erzeugen eine elektrische Spannung und Strom fließt zwischen apikalen Dendriten und Soma zu schaffen. Elektroden zu erfassen die Summe der Potenziale, die von einer großen Zahl von diesen "neuronale Dipole" handeln synchron produziert.
Nun, dass Sie vertraut mit der Physiologie hinter EEG-Signale sind, lassen Sie uns besprechen, was sie uns sagen über kognitive Funktionen.
Normale EEG zeigt spontane Oszillationen. Diese rhythmische Aktivität besteht aus mehreren überlappenden Sub-Rhythmen, die durch mathematische Transformationen, z. B. die Fourier-Transformation entlarvt werden können. Mit dieser Technik ist EEG Zeitreihen in seiner Komponente Sub Rhythmen zerlegt und als ein "Leistungsspektrum". Jeder Sub-Rhythmus, basierend auf seiner Frequenz ist nach seiner "Konzentration" oder die Signalleistung in der gesamten EEG-Aufzeichnung aufgetragen.
Die Frequenzen für das Gehirn Rhythmen sind: Delta-Welle, die am langsamsten bei weniger als 4 Hz; Theta-Welle, bei 4-7 Hz; Alpha-Wellen, bei 8-12 Hz; Beta-Welle bei 13-30 Hz; und Gamma Wave, der schnellste um mehr als 30 Hz. Jeder Rhythmus korreliert auch mit Verhaltensstörungen: Delta- und Theta-Wellen beobachtet in den Schlafzustand, Alpha-Wellen treten in der wach und entspannten Zustand und Beta- und Gamma-Wellen während der aktiven Wahrnehmung auftreten.
Veränderung der EEG-Aktivität wird verwendet, um die Reaktion des Gehirns auf die Stimulation bei kognitiven Aufgaben zu untersuchen. Z. B. möglicherweise während eines kognitiven Experimentes ein Thema müssen Sie Gesichter auf einem Computerbildschirm anzeigen, und zwischen ihnen zu unterscheiden. Der Test wird wiederholt eine Anzahl von Zeiten. Nachfolgenden EEG Antworten sind mal gesperrt, die zum Ausbruch des visuellen Reizes und gemittelt; Dies wirft die Signalpegel über die Hintergrundgeräusche. Mittlere EEG-Aktivität, hervorgerufen durch einen bestimmten Reiz ist bekannt als das Ereignis im Zusammenhang mit Potenzial. oder ERP.
Die Gipfel im ERP-Diagramm entsprechen koordinierte neurale Aktivität. Hier bezieht sich ein früher Höhepunkt auf die direkte Reaktion des visuellen Systems. Ein später Höhepunkt der synchronisierte neuronale Aktivität betrifft dann, kognitive Verarbeitung des Reizes.
Nun, da Sie gelernt haben, wie EEG verwendet wird, um Erkenntnis zu studieren, sehen wir uns wie ein EEG-Experiment durchgeführt wird.
EEG-Experimente erfordern, dass einzig sinnvolle Signale gesammelt werden, weil eigentliche kortikale Potentiale sehr klein sind. Um diese Signale zu erfassen, sind EEG-Elektroden aus hoch leitfähige Materialien, wie Silber und Chlorid, die in eine Kappe nach dem standardisierten 10-20-Platzierung-System angeordnet sind. Dieses System sorgt für konsequente Positionierung der Elektroden, so dass Experimente über Zeit und Probanden reproduzierbar sind. Elektroden werden nach festgelegten kortikalen Bereichen und Halbkugel Lage gekennzeichnet und werden systematisch getrennt, innerhalb von 10 % oder 20 % der gesamten Front to Back oder rechts-nach-links-Abstand des Schädels.
Elektrolyt-Gel wird mit Elektroden verwendet, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Aktive Signale sind im Vergleich zu einer Referenzelektrode verstärkt, und das System ist geerdet, um Lärm zu reduzieren. Darüber hinaus sind Signale gefiltert, um nur diejenigen, die fallen in den EEG-Frequenzbereich zu sammeln. Artefakte aus körperlichen Bewegungen, z. B. Augenzwinkern, in der Regel überwacht und die Daten abgezogen.
Vor dem Experiment Verfahren werden dem Teilnehmer erklärt und eine schriftliche Zustimmung eingeholt. Das Thema Kopfumfang wird gemessen und eine entsprechende Elektrode Cap Größe ausgewählt. Wahrzeichen für die Platzierung der GAP sind markiert und folgte nach dem 10-20-Platzierung-System. Nächste, leitfähige Gel innerhalb jedes Elektrodenhalter, machen einen Stapel von Gel gegen die Kopfhaut injiziert ist gerade genug, um Interferenzen zwischen benachbarten Elektroden zu vermeiden. Aktive Elektroden werden dann in die Halterungen fixiert. Das Thema ist nun für das Experiment aufgestellt und erinnert, unnötige Bewegungen zu minimieren. Schließlich wird die EEG-Anzeige überprüft, um sicherzustellen, dass alles richtig läuft.
Nun, da Sie die Grundlagen des EEG Experiment laufen gelernt haben, betrachten wir einige spezifischen Anwendungen dieser Technik in der kognitiven Forschung.
EEG wird verwendet, um soziale Kognition bei Erwachsenen und Säuglingen zu studieren. Hier geht das Experiment eine persönliche Marionette-Demonstration mit einem Kleinkind unter Test sofortige Abberufung und Nachahmung. Daten aus der gesamten Kopfhaut zeigen Unterschiede in der EEG-Aktivität zu verschiedenen experimentellen Zeitpunkten.
Funktionelle Magnetresonanztomographie oder fMRI, ist eine weitere nicht-invasive Technik, die Aktivität des Gehirns misst. Die Empfindlichkeit des fMRI an die Stelle der Aktivierung kombinierbar mit der Empfindlichkeit des EEG auf den Zeitpunkt der Aktivierung. Zusammen ermöglichen diese Techniken funktionelle Zuordnung auf einer höheren Ebene zu verstehen, so kognitive Vorgänge wie Schlaf, Bewusstsein, Emotionen, lernen und Gedächtnis.
Zu guter Letzt kann EEG mit transkranielle Gleichstrom Stimulation, oder tDCS, eine Technik, die Hirnstimulation Neuron Erregbarkeit zu modulieren kann kombiniert werden. tDCS birgt Potenzial für die Behandlung von neurologischen Störungen, die kognitive Fähigkeiten auswirken, und EEG dient zum überwachen und optimieren die Auswirkungen der direkten Stimulation. Softwareprogramme automatische schnelle Fourier Transformationen werden verwendet, um Veränderungen in der EEG-Leistungsspektrum in Echtzeit beobachten.
Sie haben nur Jupiters Video auf EEG beobachtet. Dieses Video erläutert wie EEG-Signale generiert werden, wie diese Technik verwendet wird, um die Wahrnehmung, die Grundlagen für die Durchführung ein EEG-Experiment, und zu guter Letzt einige spezifischen Anwendungen in kognitive Studien zu verstehen. Wie immer vielen Dank für das ansehen!
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Q1: How are EEG signals generated in the brain?
EEG signals originate from the cerebral cortex, the brain's outermost layer, primarily through activated pyramidal neurons. These neurons receive synaptic inputs and generate electrical activity as ions move across their membranes, creating dipoles. Electrodes on the scalp capture the combined electrical potentials from many synchronized neural dipoles, producing the measurable EEG signal.
Q2: What do different EEG frequency bands tell us about brain states?
EEG frequency bands correlate with specific behavioral states. Delta and Theta waves appear during sleep, Alpha waves occur when awake and relaxed, and Beta and Gamma waves emerge during active cognition. Using mathematical transformations like the Fourier transform, researchers decompose EEG signals into these frequency components to understand what cognitive processes the brain is performing.
Q3: What is an event-related potential and how is it measured?
An event-related potential (ERP) is the mean EEG activity evoked by a specific stimulus during cognitive tasks. Researchers time-lock EEG responses to stimulus onset and average multiple trials to raise signal levels above background noise. Peaks in the ERP graph represent coordinated neural activity, with earlier peaks reflecting direct sensory responses and later peaks indicating cognitive processing of the stimulus.
Q4: Why is the 10-20 placement system important for EEG experiments?
The 10-20 placement system standardizes electrode positioning on the scalp according to identified cortical areas and hemisphere locations, separated systematically within 10% or 20% of skull distance. This consistency ensures reproducible results across different subjects and time points, allowing researchers to compare EEG data reliably and identify meaningful differences in brain activity patterns.
Q5: How does EEG improve when combined with other neuroimaging techniques?
EEG's high temporal sensitivity to activation timing complements functional magnetic resonance imaging (fMRI), which offers superior spatial localization. Together, these techniques enable functional mapping at higher resolution to understand cognitive processes like sleep, consciousness, emotion, learning, and memory with both precise timing and location information.
Q6: What preparations are necessary before conducting an EEG experiment?
Before EEG recording, researchers explain procedures and obtain written consent. The subject's head circumference is measured to select the correct electrode cap size. Landmarks are marked according to the 10-20 system, conductive gel is applied to each electrode, and the subject is positioned and reminded to minimize unnecessary movements to reduce motion artifacts.
Q7: How can EEG be used to study social cognition in infants?
Researchers use EEG to measure brain activity during face-to-face puppet demonstrations with infants to test immediate recall and imitation. Data collected from the entire scalp reveal differences in EEG activity at various experimental time-points, providing insights into how infants process social information and develop social cognitive abilities.