Biopsychologie Lektion 1

Die Biopsychologie erforscht die Zusammenhänge zwischen biologischen Prozessen und Verhalten.

--> Dabei werden die Lebensprozesse aller Organe des Körpers, nicht nur des Gehirns betrachtet

Die Physiologische Psychologie befasst sich mit dem Gehirn und Verhalten des Menschen

interdisziplinär: Warum?--> elektrische, magnetische, chemische und molekulare Abläufe im Gehirn können nicht ohne weitere Disziplin verstanden werden

+Interaktion Umwelt beeinflusst Vorgänge im Hirn

Im Fokus stehen Patienten mit Störungen der Hirntätigkeit, neuropsychologische Diagnostik& psychologische Rehabilitation.

Hier werden Zusammenhänge zwischen biologischen Vorgängen überprüft mithilfe von nicht-invasiven Registrier- und Messmethoden.

Sie befassen sich mit der interdisziplinären Erforschung kognitiver Leistungen des Menschen (Wahrnehmung, Erkenne, Vorstellen, Wissen, Denken, Kommunikation und Handlungsplanung), relativ junger Begriff 

Physiologische Psychologie

Dadurch, dass sie sich mittels Tierversuche, mit weniger komplexen kognitiven Leistungen befassen

Biologisches und physiologisches Wissen

• deutsche Physiologe und Psychologe Willhelm Wundt bekannt -->gründete weltweit erstes Institut für experimentelle Psychologie.

Fächer der Psychologie erholten sich in unterschiedlicher Ausprägung:

• Psychophysiologie gut erholt
• Physiologische und biologische Psychologie verloren internationale Konkurrenzzfähigkeit

Ursachen:

• Geisteswissenschaftliche Grundhaltung, die Tierversuche ablehnt 
• Vertreibung und Mord von wichtigen Forschern 
• Fokus der Universitäten auf Lehre und Verwaltung 
• Mangelfinanzierung der Wissenschaft 

Elektrophysiologische Experimente: Durch elektrische Hirnreizung und Registrierung der Hirnströme und des Verhaltens gelang es, die physiologischen Grundlangen von Energetisierung, also Aktivierung und Richtung, also Lust oder Unlust von Verhalten zu beschreiben. 

Retikuläre Formation des Hirnstamms, als ein energetisierendes und Bewusstsein erzeugendes System (Aktivierung)

Hirnstrukturen, die die Richtung unseres Verhaltens bestimmen (Lust/Unlust) 

• Loewi: entdecke chemische Übertragung innerhalb der Synapse
• Eccles und Kollegen entschlüsselten nach dem zweiten Weltkrieg die synaptischen Überträgerstoffe

Psychopharmakolgie, da zuvor oft zufällige Effekte von Pharmaka, seit ca. 1960 Entschlüsselung von Transmitter und Neuromodulatorsystemen im Gehirn wodurch gezielte chemische Beeinflussung einzelner Hirnareale möglich wurde

nicht-invasive Messung menschlicher Gehirntätigkeit während der Proband Arbeitsaufgaben ausführte mit beindruckender Präzision,

• Funktionelle Bildgebung 
• Strukturelle Bildgebung 
• Elektrophysiologische Verfahren 
• Stimulationsverfahren 
• Tierexperimentelle Ansätze 

Computertomografie (CT)

Positronenemissiontomografie (PET)

Funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT)

Messung von neuronale Aktivität (PET, fMRT) indirekt über Stoffwechselveränderungen. --> Erhöhung des Blutflusses als Zeichen für neuronale Aktivität

Bildgebendes Verfahren zur Erstellung von Querschnittsbildern des Körpers 

Ablauf: Röntgenstrahlen durchdringen den Körper und werden von einem Detektor auf der anderen Seite gemessen. Unterschiedliche Gewebearten (z.B. Knochen, Organe, Fett) absorbieren die Strahlen unterschiedlich. Dadurch entstehen Kontraste im Bild. Der Computer setzt viele Einzelbilder zu einem dreidimensionalen Querschnittsbild zusammen.  

+Einsatz von Kontrastmitteln 

Bildegebende Methode zur Untersuchung der Aktivität im Körper, die aktive Zellen, z.B. im Gehirn oder einem Tumor misst.  

Ablauf:  

• Ein Tracer wird in den Körper gespritzt.  
• Die mit Isotopen markierten Moleküle verteilen sich im Körper/Organ. Aktive Zellen nehmen viel Tracer auf (z.B. Gehirn&Tumor).  
• Der Tracer zefällt und sendet Positronen aus.  
• Dieses trifft auf sein Antiteilchen (Elektron) und beide zerfallen =Vernichtung (Annihilation) unter Aussendung von zwei Photonen = Gammastrahlen  
• Die Photonen entfernen sich mit Lichtgeschwindigkeit in einem 180 Grad Winkel voneinander und werden vom PET-Gerät gemessen 
• Bild entsteht aus den aktiven Bereichen im Körper 

=schwach radioaktiver Stoff , der an ein natürliches Molekül angehangen wird, etwa ein Zuckermolekül und im Rahmen des PET gespritzt wird

MRT=bildgebende Methode für detaillierte Bilder von Gewebe und Organen mithilfe von Magnetfeldern und Radiowellen

Ohne äußeren Einfluss befinden sich die Protonen in unseren Wasserstoffatomen in einer zufälligen Ausrichtung

• Starker Magnet richtet diese Protonen im Körper aus, die sich wie kleine Magneten ausrichten (parallel/antiparallel)
• Radiowellen stören die Ausrichtung der Protonen
• Nach abschalten der Radiowellen kehren die Protonen in ihr Ausgangsposition zurück und geben dabei Energie in Form von elektromagnetischen Wellen ab
• MRT misst diese Wellen und erstellt ein Bild

fMRT= Durchblutungsänderungen in Hirnarealen werden gemessen durch die unterschiedliche magnetische Eigenschaft von oxygeniertem und desoxygeniertem Blut

--> beruht auf dem BOLD-Kontrast

1. Die Blutversorgung eines Hirngewebes verändert sich unter Aktivität
2. Gegenüber dem Ruhezustand führt dies zu einer verringerten Konzentration von paramagnetischen desoxygeniertem Hämoglobin und einer Steigerung der Konzentration von diamagnetischem oxygeniertem Hämoglobin
3. Die damit verbundene Verlängerung der Relaxationszeit zeigt sich in einer Erhöhung des MR-Signals wieder

Die Zeit, die ein System benötigt, nach, z:B. Anregung durch Magneten, wieder den Grundzustand zu erreichen

=blood oxygenation level dependent contrast

Durch korrelative Verfahren (lineare Regression oder in einfachen Fällen ein T-Test) wird ein Zusammenhang zwischen dem Verhalten des Probanden und der Gehirnaktivität dargestellt

Läsionsanalysen zeigen uns, welche Gehirnareale unverzichtbar für die Durchführung einer bestimmten Funktion sind und erlauben so Rückschlüsse über den Ort, an dem diese Funktion im Gehirn des Menschen repräsentiert wird.

Um Auswirkungen von Hirnschäden auf die Funktion des Gehirns schließen zu können und Funktionen der verschiedenen Hirnareale zu untersuchen

z.B. Sprache: fMRT Studien zeigen rechts- und linkshemisphärische Aktivierung wenn gesunde VPs Sprachaufgaben durchführen, daher bleibt unklar welche Bedeutung diese Areale bei der Ausführung haben. Allerdings können rechtshemisphärische Bereiche entfernt werden, ohne Einbußen einer Sprachfunktion, jedoch nicht linkshemisphärische.

EEG (elektrophysiologisches Verfahren):

Durch Elektroden auf der Kopfhaut werden Spannungen von Neuronenverbänden abgeleitet. Leitfähiges Gelstellt eine Verbindung zwischen Kopfhaut und Elektrode her.

Die postsynaptischen Membranpotenziale werden summiert. Die Potenziale erschweren(inhibitorisch) oder erleichtern (exzitatorisch) die Entladung des Neurons

Nur die senkrecht zur Kortexoberfläche stehenden Dendriten können im EEG gemessen werden

TMS (Stimulationsverfahren)

• Hoher Strom in einer Spule erzeugt ein stark fokussiertes Magnetfeld
• durch Annähern an bestimmte Bereiche des Schädels kann eine geringe Menge Strom an der Gehirnoberfläche induzieren werden
• Dies führt zur Reizung der Neuronenverbände auf der Kortexoberfläche

Es werden mithilfe der TMS virtuelle funktionelle Läsionen erzeugt, also Regionen selektiv gestört, um zu prüfen, welche funktionellen Einschränkungen auftreten.

• sind auf oberflächennahe Strukturen beschränkt
• verfügen über schlechte räumliche Auflösung im Vergleich

Durch die Ableitung von Aktionspotenzialen mit penetrierenden Elektroden (tiefen Stimulation) --> wertvolle Ergänzung der bildgebenden Verfahren da hier nur metabolische Prozesse gemessen

• während neurochirurgischer Operationen, wie z.B. Epilepsie
• teilweise werden dauerhafte Elektroden zu Behandlungszwecken vorgenommen

• Areale beschränken sich auf pathologische Bereiche
• Bereitschaft und Fähigkeit der Patienten zur Teilnahme an komplexen Experimenten begrenzt

Phylogenetische Nähe zum Menschen (sensorische, motorische, kognitive und soziale Fähigkeiten ähnlich organisiert)

Ausnahme: Sprache

Nachteil: lange Generationszeiten

Bei der Züchtung von Stämmen z.B. mit Veränderungen an bestimmten Genen sehr viel schneller