Was sind die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der folgenden Methoden: Transkranielle Magnetstimulation (TMS), Elektroenzephalographie (EEG), funktionale Magnetresonanztomographie (fMRT, engl. fMRI). Was sind die jeweiligen Vorteile und Nachteile dieser Methoden?
Antwort:
Die transkranielle Magnetstimulation (TMS), die Elektroenzephalographie (EEG) und die funktionale Magnetresonanztomographie (fMRT) werden in der Neurowissenschaft als patientenbezogene Ansätze verwendet, um die Struktur bzw. bestimmte Funktionen des Gehirns abzubilden und zu beobachten. Dadurch sind sie wichtige Methoden in der Gedächtnisforschung (Baddeley et al., 2020).
Gemeinsamkeiten der Methoden
Eine zentrale Gemeinsamkeit der transkraniellen Magnetstimulation, der Elektroenzephalographie und der funktionalen Magnetresonanztomographie ist gleichzeitig auch ein Vorteil aller Anwendungen: Sie sind non-invasiv und ermöglichen dadurch die ethisch bedenkenlose Forschung an lebenden Patienten (Baddeley et al., 2020). Wie erwähnt, geht es bei allen drei Ansätzen um die Aktivitäten im Gehirn. Während EEG und fMRT jedoch dazu dienen, diese Aktivitäten zu beobachten und zu messen, geht es bei der TMS um die experimentelle und vorübergehende Störung bestimmter Vorgänge im Gehirn (Baddeley et al., 2020).
Unterschiede der Methoden
Bei der transkraniellen Magnetstimulation wird Strom durch mehrere Spulen geleitet, die sich nahe am Kopf des Patienten befinden. Durch das dadurch erzeugte Magnetfeld kann das naheliegende Gewebe im Gehirn polarisiert oder depolarisiert werden, was vorübergehende, reversible Läsionen erzeugt. Durch die Reaktion auf diese Läsionen können Rückschlüsse auf die Bedeutung bestimmter Hirnbereiche für gewisse kognitive Aktivitäten gezogen werden (Baddeley et al., 2020).
Baddeley et al. (2020) beschreiben, dass bei der Elektroenzephalographie die elektrischen Aktivitäten des Gehirns gemessen werden. Dies geschieht durch diverse Elektroden, die auf der Kopfhaut angebracht werden. Diese messen sich ändernde Spannungen im Gehirn und zeichnen sie auf. Gemäß Baddeley et al. (2020) geht es hierbei hauptsächlich um die Erkennung bestimmter Areale im Gehirn – sogenannte epileptische Herde – die Anfälle auslösen können. Weiterhin spielt die EEG eine wichtige Rolle bei der Untersuchung des Schlafs und der Untersuchung kognitiver Funktionen bei Gedächtnisexperimenten (Baddeley et al., 2020).
Bei der funktionalen Magnetresonanztomographie geht es gemäß Baddeley et al. (2020) um die Messung des Sauerstoffflusses im Gehirn, während sich der Kopf des Patienten in einem starken Magnetfeld befindet. Diese Methode beruht auf der Annahme, dass eine aktive Gehirnregion mehr Sauerstoff verbraucht, und der Tatsache, dass das Sauerstoff transportierende Hämoglobin sein Resonanzsignal ändert, wenn der Sauerstoff in einer bestimmten Hirnregion verbraucht wird. Durch einen Stimulus wird eine erhöhte Aktivität eines Gehirnareals angeregt und die Änderung des Resonanzsignals des Hämoglobins an dieser Stelle durch diverse Detektoren rund um den Kopf des Patienten erfasst (Baddeley et al., 2020).
Vorteile der Methoden
Der Vorteil der transkraniellen Magnetstimulation besteht gemäß Baddeley et al. (2020) darin, dass die Situation durch den Versuchsleiter kontrolliert werden kann, da er die Leistungen des Patienten mit und ohne Stimulation vergleichen kann. Zudem kann hier nicht nur eine Korrelation zwischen einer spezifischen Aufgabe und einer bestimmten Gehirnregion hergestellt werden, sondern auch aufgezeigt werden, dass die Aufgabe ohne diesen Gehirnbereich gar nicht ausgeführt werden kann (Baddeley et al., 2020). Des Weiteren nennen Baddeley et al. (2020) die Reversibilität der Läsionen und die relativ niedrigen Kosten als Vorteile der transkraniellen Magnetstimulation.
Ein großer Vorteil der Elektroenzephalographie ist gemäß Baddeley et al. (2020) die zeitliche Spezifität: Durch sogenannte ereigniskorrelierte Potenziale (ERP), welche mit spezifischen Komponenten des EEGs verbunden werden, kann die Reaktion des Gehirns auf bestimmte kognitive Aktivitäten genau bewertet werden. Die Verfolgung der kognitiven Verarbeitung geschieht hier über einen Zeitraum von Millisekunden, wodurch genau aufgezeigt werden kann, wie das Gehirn auf ein spezifisches Ereignis reagiert. Auch hier fügen Baddeley et al. (2020) die tiefen Kosten als weiteren Vorteil an.
Bei der funktionalen Magnetresonanztomographie besteht der Vorteil darin, dass die Aktivierung von Gehirnarealen ziemlich präzise lokalisiert werden kann, was eine gute räumliche Auflösung zur Folge hat (Baddeley et al., 2020). Weiterhin fügen Baddeley et al. (2020) an, dass die fMRT Netzwerke im Gehirn identifizieren kann.
Nachteile der Methoden
Die transkranielle Magnetstimulation wird dadurch eingeschränkt, dass ziemlich große Bereiche des Gehirns beeinflusst werden und sich dieser Einfluss vorwiegend auf Gehirnregionen nahe der Oberfläche beschränkt (Baddeley et al., 2020). Baddeley et al. (2020) sehen neben dieser limitierten räumlichen Auflösung weitere Nachteile vor allem darin, dass sich Patienten vereinzelt unwohl fühlen und es in seltenen Fällen sogar zu Krampfanfällen kommen kann.
Baddeley et al. (2020) führen aus, dass die räumliche Auflösung bei der Elektroenzephalographie sehr schlecht ist und ein komplexes Aktivierungsmuster im Gehirn darstellt, das die Identifikation des Beitrags einer bestimmten Gehirnregion zu bestimmten Prozessen sehr schwierig macht.
Die schlechte zeitliche Auflösung nennen Baddeley et al. (2020) bei der funktionalen Magnetresonanztomographie als großen Nachteil. Des Weiteren ist diese Methode relativ teuer, die Analyse der Resultate sehr zeitintensiv und gründet auf der indirekten Messung des Blutflusses (Baddeley et al., 2020).
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die drei genannten Ansätze neben ihren Gemeinsamkeiten verschiedene Vor- und Nachteile besitzen. Eine Kombination der verschiedenen Methoden erscheint als eine Möglichkeit, um dadurch noch detailliertere und komplettere Informationen über Vorgänge im Gehirn gewinnen zu können.
Literaturverzeichnis
Baddeley, A., Eysenck, M. W., & Anderson, M. C. (2020). Memory (3. Auflage). Routledge.
Bewertung
Die Struktur des Textes ist übersichtlich. Ein Schwachpunkt ist, dass die einzelnen Verfahren nicht direkt miteinander verglichen werden oder die Vor- und Nachteile einander direkt gegenüber gestellt werden. Hierdurch wird nicht immer klar, in welchen Bereichen ein Verfahren Vorteile gegenüber einem anderen hat.
An mehreren Stellen fehlen Begründungen, warum ein Punkt einen Vorteil oder einen Nachteil darstellt. Die Beschreibung “Die Methode gründet auf der indirekten Messung des Blutflusses” müsste beispielsweise mit einer Beschreibung der damit verbundenen Nachteile erweitert werden. Versuchen Sie die dementsprechend Vorteile und Nachteile inhaltlich zu begründen.
Beim Literaturverzeichnis sollte ebenfalls darauf geachtet werden, dass die Formatierung gemäss den APA Richtlinien erfolgt (das Buch “Memory” müsste kursiv angegeben werden). Weitere Informationen zur korrekten Quellenangabe können Sie den APA-Richtlinien entnehmen.
Note: 5.25