Die Elektroenzephalographie (EEG) wird eingesetzt, um die globale Gehirnfunktion zu untersuchen. Unklar war aber bisher noch, wie gut die auf dem Kopf angebrachten Elektroden wirklich genau das wiedergeben, was die Nervenzellen im Gehirn bei der Informationsverarbeitung tun. Wissenschaftler haben nun erstmals die Hirnwellen direkt mit den Antworten von Nervenzellen verglichen und dabei herausgefunden, dass die Nervenzellen besonders aktiv sind, wenn schnelle Wellen in langsame Wellen eingebunden sind.
Ihre Ergebnisse ermöglichen ein besseres Verständnis der mit dem EEG gemessenen Wellen und stellen damit Grundlagen zur Verfügung, abnorme Hirnwellen eindeutiger zu interpretieren. Dies ist die Voraussetzung für zukünftige Verbesserungen von Diagnose und Behandlung neurologischer Erkrankungen, berichtet die Fachzeitschrift „Neuron“.
Interpretation der Wellen schwierig
Das Elektroenzephalogramm (EEG) ist eine einfache, nicht-invasive Methode und wird seit mehr als 80 Jahren vielfach von Medizinern und Wissenschaftlern eingesetzt. Dabei werden elektrische Wellen gemessen, mit denen etwa Krankheiten wie Epilepsie oder Migräne diagnostiziert werden können. Jedoch bleibt die Interpretation der Wellen im EEG schwierig. Der Hauptgrund dafür ist, dass die genaue Beziehung zwischen der Aktivität der Nervenzellen im Gehirn und den auf der Oberfläche gemessenen Hirnwellen immer noch weitgehend ungeklärt ist.
Daher stellt sich die Frage, wie man aus den Wellen im EEG-Signal auf die Aktivität der Hirnzellen rückschließen kann. Kevin Whittingstall und Nikos Logothetis vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen haben diese wichtige Frage erstmals an Primatengehirnen bearbeitet. Trainierten Rhesusaffen wurden während der Ableitungen kurze Filmsequenzen gezeigt, in denen Alltagsszenen zu sehen waren.
Kopplung zwischen schnellen und langsamen Wellen
Durch die Kombination von EEG und gleichzeitigen Ableitungen einzelner Nervenzellen im Gehirn konnten die beiden Neurowissenschaftler zeigen, dass die Nervenzellaktivität immer dann zuverlässig vorhergesagt werden konnte, wenn schnelle EEG-Wellen stabil in langsame EEG-Wellen eingebunden waren. Die Kopplung zwischen schnellen und langsamen Wellen im EEG änderte sich im selben Maß wie die Aktivitätsrate der Nervenzellen.
„Wir konnten zeigen, welche Aspekte des EEG am besten Änderungen der Nervenzellenaktivität widerspiegeln“, erklärt Whittingstall. „Mit dieser Information können wir jetzt daran gehen, abnorme EEG-Wellen von Patienten mit neurologischen Erkrankungen besser zu interpretieren, und hoffen, so in Zukunft sicherere Diagnosen stellen zu können.“
(idw – Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik, 08.12.2009 – DLO)
