Zeit-Frequenz-Analyse neuronaler Oszillationen bei Patienten mit kognitiver Dysfunktion

Time-frequency analysis of neuronal oscillations in patients with cognitive dysfunctions

  • Die vorliegende Arbeit ist der Fragestellung nachgegangen, ob sich die Gedächtnisleistung, insbesondere die von älteren Menschen, durch Gedächtnistraining verbessern lässt. Dabei sollen Verhaltensdaten und EEG-Daten, die simultan mit der Bewältigung einer Gedächtnisaufgabe erhoben wurden, korreliert werden. Untersucht wurden zwei verschiedene Gruppen. Zum einen Mild Cognitive Impairment Patienten und zum anderen eine altersähnliche Kontrollgruppe. Unter Mild Cognitive Impairment (MCI) versteht man eine leichte kognitive Beeinträchtigung des Gedächtnisses, welche aber die Kriterien einer Demenzmanifestation noch nicht erfüllt. Die Diagnosekriterien für MCI sind nicht einheitlich. Ein häufiges Kriterium wurde von Petersen (1999) definiert und ist die objektive Beeinträchtigung des Gedächtnisses ohne weitere kognitive Einbußen. Die Leistungsfähigkeit des Gedächtnisses/Gedächtnissubsystems muss dabei mindestens 1,5 Standardabweichungen schlechter sein, als die einer alters- und ausbildungsgleichen Population. Etwa 16-34 % aller 65 jährigen leiden unter dieser Form der kognitiven Beeinträchtigung. Schätzungen ergeben, dass 70 % der demenziellen Erkrankungen innerhalb von 2-3 Jahren aus einer MCI hervorgehen. Veränderungen des EEGs bei Patienten mit der Alzheimer'schen Demenz (AD) und MCI-Patienten wurden in den letzten Jahren untersucht, insbesondere Untersuchungen der EEG-Spontanaktivität, da diese vor allem bei den AD-Patienten leichter zu realisieren sind. Auffällig ist ein allgemein „langsamer“ werdendes EEG bei den Demenz-Patienten. Vor allem im okzipitalen Bereich ist ein Verlust des Alpha-Blocks beim Öffnen der Augen zu registrieren. In einem sehr frühen Stadium der AD ist meist noch kein verändertes EEG zu verzeichnen, ebenso bei MCI-Patienten. Eine beobachtbare Veränderung der EEG-Oszillationen könnte aber für eine frühe Diagnose der Krankheit und somit auch für eine frühe Behandlungsmöglichkeit von Bedeutung sein. Das Elektroenzephalogramm misst elektrische Potentiale, die im Gehirn durch „Neuronenaktivität“ verursacht werden und hat eine besonders gute zeitliche Auflösung (in ms Bereich) dafür aber eine schlechte räumliche. Die schlechte räumliche Auflösung ist dadurch zu begründen, dass man beim EEG „nur“ Oberflächenpotentialänderungen registrieren kann und dadurch nicht die Quelle der Potentiale lokalisieren kann. Die hohe zeitliche Auflösung des EEGs ermöglicht es aber die neuronale Aktivität während und auch nach der Kodierung sensorischer Informationen (z.B. visuelle Stimulation, wie in dieser Arbeit) zu beobachten. In vorliegender Arbeit wurde untersucht, ob gesunde, ältere Menschen im Vergleich zu Patienten mit leichter Gedächtnisstörung, beim Bewältigen einer Gedächtnisaufgabe, unterschiedliche Hirn-Aktivitäten aufweisen und inwieweit ein Gedächtnistraining von vier Wochen die Gedächtnisleistung der Probanden/Patienten aber auch das EEG-Aktivitätsmuster verändern kann; ob das Gedächtnis also auch im Alter oder sogar bei Dysfunktionen durch Training verbessert werden kann. Dabei galt gerade dem frontalen Bereich besonderes Interesse, da diesem Bereich für das Gedächtnissystem eine besondere Relevanz zugeschrieben wird. Eine delayed matching to sample Aufgabe wurde für visuelle Stimulation, Testung des Arbeitsgedächtnisses und für das kognitive Training durchgeführt. Die neuropsychologischen Daten wurden hierfür mit den EEG-Daten korreliert.
  • The aim of the present work was to answer the question whether the memory achievement, in particular from older humans, can be improved by memory training. Behavioural data and EEG data, which were raised simultaneously with the accomplishment of a memory-task, are to be correlated. Two different groups were examined. On the one hand mild cognitive impairment (MCI-) patients and on the other hand an age-similar control group. By MCI one understands an easy cognitive impairment of the memory, which however does not fulfil the criteria of a dementia syndrome yet. The diagnostic criteria for MCI are not uniform. A frequent criterion was defined by Petersen (1999) and is the objective impairment of the memory without further cognitive losses. The efficiency of the memory/memory subsystem must be worse thereby at least 1.5 standard deviations, than age and educational matched population. About 16-34 % of all 65 year olds suffer from this form of the cognitive impairment. Estimations result in that 70 % of the dementia illnesses come out within 2-3 years from MCI. Changes of the EEGs were examined in patients with the Alzheimer' dementia (AD) and MCI in the last years. In particular there had been investigations of the EEG spontaneous-activity, since these are to be realized particularly with the AD patients more easily. Remarkably the EEG is becoming generally „slower” in dementia patients. Particularly within the occipital area a loss of the alpha block is to be registered with eye-opening. In a very early stage of the AD usually still no changed EEG had been registered, likewise with MCI patients. An observable change of the EEG oscillations could be used for an early diagnosis of the illness and thus also be important for an early possibility of treatment. The electroencephalogram measures electrical potentials differences, which where caused in the brain by neuron-population activity. It has a particularly good temporal resolution (in ms range) however a bad spatial. Poor spatial resolution is to be justified by the fact that one can register potential-changes „only” of the head-surface with the EEG and thus the source of the potentials cannot be located. But the high temporal resolution of the EEGs makes it possible to observe the neural activity during and also after coding sensory information (e.g. visual stimulation, as it is used here). For available work it was examined whether healthy elderly can improve their working memory better, worse or neither compared with patients with cognitive dysfunctions, and how a behavioural difference is affected by a different brain activity. Therefore four week memory training was accomplished. The frontal area is from particular interest, since this area had a special relevance for the memory system. A delayed matching to sample task had been taken for visual stimulation, working memory testing and cognitive training. The neuropsychological data were correlated for this with the EEG data.

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Metadaten
Author:Nuran Tunç-Skarka
URN:urn:nbn:de:hebis:30-47064
Referee:Ruxandra Sireteanu, Reinhard DörnerORCiDGND
Document Type:diplomthesis
Language:German
Year of Completion:2005
Year of first Publication:2005
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Release Date:2007/08/07
Tag:EEG Oszillationen; Mild Cognitive Impairment
Mild Cognitive Impairment; eeg oscillations
GND Keyword:Frankfurt <Main> / Max-Planck-Institut für Hirnforschung; Hirnforschung; Elektroencephalographie; Zeit-Frequenz-Analyse; Neurowissenschaften
HeBIS-PPN:189159111
Institutes:Physik / Physik
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht