Apparative Methoden an der Universität Würzburg | Karteikarten & Zusammenfassungen

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TESTE DEIN WISSEN

Was ist der Unterschied zwischen PET und fMRT? Welche Methode würden sie aus welchen Gründen bevorzugen?


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TESTE DEIN WISSEN

Positronenemisionstomographie (PET):


Bestimmte Zielmoleküle (z.B. Glukose) werden als tracer mit positiv geladenen Teilchen (Positronen) markiert. Diese Marker werden daraufhin einer Person gespritzt und verteilen sich in spezifischen Arealen. Dort gibt das Molekül ein Positron ab, welches örtlich nah (innerhalb 1mm) mit einem freien Elektron kollidiert und zu einer Energie-Materietransformation führt. Dabei wiederum wird gamma-Strahlung im Winkel von 180° abgegeben, welche von einem Ring (in welchem der Person liegt) registriert wird, dadurch kann der Ursprungsort des Positronenverfalls bestimmt werden


Funktionelle Kernspintomographie (fMRT):

  1. Wasserstoffatome im Körper haben Dipol-Charakter und drehen sich (normalerweise) zufällig im Raum (Spin) 
  2. Ein starkes Magnetfeld richtet die Spins der Wasserstoffatome entlang einer Achse aus  
  3. In einem extern angelegten Magnetfeld (B0) rotieren die Protonenspins um die Längsachse des Magnetfeldes (= Präzession). 
    • LARMOR Frequenz = Frequenz der Präzession (γ[H] ≈ 42,5 MHz / T); proportional zur Feldstärke des externen Magnetfeldes B0. 
  4. Externes, horizontales Magnetfeld (radiofrequenter Puls, RF-Pulse): Wird im rechten Winkel zum vertikalen Magnetfeld angelegt (von Hochfrequenzspule ausgesendet)
    • RF-Puls beeinflusst die Spinaktivität: Er „kippt“ die Protone (den Spin des Atomkerns) aus vertikaler Lage und bewirkt, dass alle phasengleich rotieren 
  5. Mit Ende des RF-Pulses „kippen“ die Atome zurück (T1-Signal) und rotieren wieder in individueller Phase (T2 bzw. T2*-Signal, dephasing) 
    • T1-Relaxation (longitudinale Relaxation): Zeit, in der 63% der Protonenspins in ihre vertikale Ausgangslage zurückgekehrt sind
    • T2-Relaxation (spin-spin-/transversale Relaxation): Prozess, wenn Protonen ihre Synchronizität der Präzession (gleichem Spin) verlieren (dephasing) nach RF-Puls
  6. Geschwindigkeit, mit der T2*-Prozess abläuft, sagt etwas über den Sauerstoffgehalt des Blutes aus ( gemessenes Signal): oxygeniertes Blut verhält sich anders als desoxygeniertes Blut


Vergleich:

PET: 

  1. Möglichkeit der Messung des Verbrauchs bestimmter psychologischer Moleküle im Gehirn, die man als Zielmoleküle markieren kann 
  2. Messung der Verteilung bestimmter Rezeptorsysteme
  3. PET ist invasiv

fMRT:

  1. teuer
  2. geringe zeitliche Auflösung (5s Verzögerung)
  3. genauer räumliche Auflösung
  4. stellt nur Kontrast zwischen zwei Versuchsbedingungen dar
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Wie kann man den zeitlich andauernden Ausfall eines Areals bei gesunden Probanden simulieren?


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Transcranielle Magnetstimulation (TMS)

  1. Applikation eines kurzen starken Magnetpulses
  2. Induziert elektrischen Stromfluss im Gehirn
  3. Führt je nach Stimulationsfrequenz zur Exzitation oder Inhibition entsprechender Neuronenpopulationen
    1. Inhibition durch Habituation von Neuronen (und damit zu virtuellen Läsionen)  schnelle magnetische Impulse durch TMS

genauer mit rTMS. Dabei findet Habituation von Neuronen statt, was zu einer virtuellen Laesion fuehrt

mit single Puls TMS werden im Gegensatz dazu Neurone erregt
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Warum appliziert man beim fMRI einen radiofrequenten Puls, wenn doch sowieso bereits ein Magnetfeld anliegt? Welche zwei Prozesse werden dabei ausgelöst und was bedeuten sie?


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  1. Das Magnetfeld richtet die Spins der Wasserstoffatome entlang einer Achse aus (das ist aber nicht genug..)
  2. Durch den radiofrequenten Puls (RF-Puls) wird die Spinaktivität der Atome beeinflusst.
    1. Er kippt die Protone (den Spin des Atomkerns) und bewirkt somit, dass alle phasengleich rotieren
  3. Mit dem Ende des RF-Pulses „kippen“ die Atome zurück (T1-Signal) und rotieren wieder in individueller Phase (T2 bzw. T2*-Signal, dephasing)  Geschwindigkeit, mit der T2*-Prozess abläuft, sagt etwas über den Sauerstoffgehalt des Blutes aus  gemessenes Signal
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Was ist ein Block-Design beim fMRT und gibt es Alternativen dazu?


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Blockdesign: experimentelle Stimuli werden in fester Zeitfolge präsentiert, ON-Epochen (Stimulation/aktive Aufgabe) werden mit OFF-Epochen (Ruhephasen/Kontrollbedingung) verglichen

  1. Vgl.: Event-related-Design: Serie randomisierter Einzelaktivierungen

Alternative zu fMRI: fNIRS (near infrared spectroscopy)

  1. Vorteile: billiger, einfacher anzuwenden, höhere zeitl. Auflösung,   
  2. Nachteile: geringere räumliche Auflösung, schlechterer Signal-Rausch-Abstand ( ungenauere Messungen)
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Was ist der Unterschied zwischen overter und coverter Aufmerksamkeit, und was hat das mit active/passive vision zu tun?

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coverte Aufmerksamkeit = passive vision?

Dominanz eines „passive vision“-Ansatzes in der visuellen Aufmerksamkeitsforschung


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Was ist ein OKN?


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Optokinetischer Nystagmus: natürlicher Bewegungsreflex, der willentlich so nicht ausgeführt werden kann; Blickbewegung folgt der Reizbewegung, die sich relativ zur Betrachter:in bewegen und hält Bildposition im fovealen Bereich relativ stabil.


z.B. aus dem fahrenden Zug schauen und dabei scharf sehen

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Beschreiben und vergleichen Sie verschiedene Methoden zur Messung von Blickbewegungen.


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  1. Moderne Eye Tracker messen meist die Pupillenposition (evtl. zzgl. Cornealreflex)
  2. Gute stationäre Tracker 
    1. können Sakkaden (die ja nur 20-40 ms dauern) und Fixationen unterscheiden (Samplingrate > 200 Hz)
  3. Mobile Tracker 
    1. (Glasses + Clip-On-Device) sind räumlich inzwischen recht genau, lösen aber zeitlich nicht so gut auf
  4. Große Unterschiede zwischen Herstellern in Software-Flexibilität
  5. EOG 
    1. Elektrookulographie
    2. muskuläres System gemessen (große Augenbewegungen)
    3. ist zwar billig, aber kaum räumliche Information (gut z.B. als Kontrolle für Experimente, in denen größere Blickbewegungen vermieden werden sollen, oder zur Messung von Lidschlag)
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Welche messtechnische Auflösung benötigt man bei einem Eye Tracker, um Sakkaden und Fixationen gut unterscheiden zu können?


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"Gute stationäre Tracker können dabei das Auftreten von Sakkaden (die ja nur 20-40 ms dauern) und Fixationen zuverlässig unterscheiden. Hierfür ist eine zeitliche Samplingrate von > 200 Hz nötig. Mobile Eye Tracker (z.B. Glasses oder Clip-On-Devices) erreichen diese zeitliche Auflösung meist nicht, sind aber räumlich inzwischen für viele psychologisch relevante Fragestellungen hinreichend genau. Weiterhin bestehen große Unterschiede zwischen Herstellern in der zugehörigen Software-Flexibilität.“

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Sind die Bewegungen beider Augen perfekt konjugiert?


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Die Bewegungen beider Augen laufen fast gleichzeitig, konjugiert ab. Allerdings fixieren sie einen Ort des schärfsten Sehens (Bewegungen sind deshalb nicht perfekt parallel). Neben konjugierten Augenbewegungen gibt es auch Konvergenzbewegungen (Divergenz der Sehachsen, z.B. beim Schielen).


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Was ist der Unterschied zwischen Regressionen und Refixationen?


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Die Regressionen sind Rückwärtssprünge der Augen zu einem vorhergehenden Fixationspunkt oder Objekt (gegoogelt)

  1. Sie dient dabei der Wiederaufnahme der visuellen Wahrnehmung, der Kontrolle oder der Korrektur der vorher bereits erfolgten Wahrnehmung.

Refixation ?

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Was sind mislocated fixations?


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Auch perzeptive und motorische (statt kognitive) Faktoren haben einen Einfluss bei der Selektion von Sakkadenzielen. Dadurch können Fixationspositionen (unsystematisch und systematisch) vom selektierten Ziel abweichen


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Wie funktioniert ein EEG? Was misst es? Durch welche Prozedur lassen sich EEG-Daten kognitiven Prozessen zuordnen?


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Was misst es?

- Bioelekrische Signale: Hirnaktivität

- elektrische Summensignale an der Schädeldecke 


Wie funktioniert es?

- Es gibt dafür bestimmte Elektrodenpositionierungs-Schemata (z.B. die 10-20-Methode)

  1. Ein bestimmtes Potential auf der Schädeloberfläche kann prinzipiell aus nahezu unendlich vielen Quellen gespeist sein
    1. Es gibt moderne Algorithmen, mit denen versucht wird wahrscheinliche Quellen zu lokalisieren
  2. Neuronen funktionieren durch Ionenströme (Dipolcharakter der Neurone). Diese können mit elektrischer Spannung gemessen werden.
    1. Gemessenes Signal besteht also aus elektrochemischer Aktivität
  3. Spannungen im niedrigen Volt Bereich --> Verstärker sind notwendig um Signal auszuwerten..


Prozedur zur Zuordnung EEG Daten --> kognitive Prozesse

- Ereigniskorrelierte Potentiale (EKP bzw ERP) = Kognitive Korrelate im EEG Signal 

  1. Funtioniert über Mittelung der Signale von vielen Einzel Trials?
  2. EKP Komponenten werden dann systematisch getauft
  3. Spannungsausschlag positiv/ negativ (P/N)
  4. ms, nach dem die Erhebung stattfinden (50,100,300)
  5. Wo (an welcher Elektrode) ist Signal am stärksten zu messen?
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Q:

Was ist der Unterschied zwischen PET und fMRT? Welche Methode würden sie aus welchen Gründen bevorzugen?


A:

Positronenemisionstomographie (PET):


Bestimmte Zielmoleküle (z.B. Glukose) werden als tracer mit positiv geladenen Teilchen (Positronen) markiert. Diese Marker werden daraufhin einer Person gespritzt und verteilen sich in spezifischen Arealen. Dort gibt das Molekül ein Positron ab, welches örtlich nah (innerhalb 1mm) mit einem freien Elektron kollidiert und zu einer Energie-Materietransformation führt. Dabei wiederum wird gamma-Strahlung im Winkel von 180° abgegeben, welche von einem Ring (in welchem der Person liegt) registriert wird, dadurch kann der Ursprungsort des Positronenverfalls bestimmt werden


Funktionelle Kernspintomographie (fMRT):

  1. Wasserstoffatome im Körper haben Dipol-Charakter und drehen sich (normalerweise) zufällig im Raum (Spin) 
  2. Ein starkes Magnetfeld richtet die Spins der Wasserstoffatome entlang einer Achse aus  
  3. In einem extern angelegten Magnetfeld (B0) rotieren die Protonenspins um die Längsachse des Magnetfeldes (= Präzession). 
    • LARMOR Frequenz = Frequenz der Präzession (γ[H] ≈ 42,5 MHz / T); proportional zur Feldstärke des externen Magnetfeldes B0. 
  4. Externes, horizontales Magnetfeld (radiofrequenter Puls, RF-Pulse): Wird im rechten Winkel zum vertikalen Magnetfeld angelegt (von Hochfrequenzspule ausgesendet)
    • RF-Puls beeinflusst die Spinaktivität: Er „kippt“ die Protone (den Spin des Atomkerns) aus vertikaler Lage und bewirkt, dass alle phasengleich rotieren 
  5. Mit Ende des RF-Pulses „kippen“ die Atome zurück (T1-Signal) und rotieren wieder in individueller Phase (T2 bzw. T2*-Signal, dephasing) 
    • T1-Relaxation (longitudinale Relaxation): Zeit, in der 63% der Protonenspins in ihre vertikale Ausgangslage zurückgekehrt sind
    • T2-Relaxation (spin-spin-/transversale Relaxation): Prozess, wenn Protonen ihre Synchronizität der Präzession (gleichem Spin) verlieren (dephasing) nach RF-Puls
  6. Geschwindigkeit, mit der T2*-Prozess abläuft, sagt etwas über den Sauerstoffgehalt des Blutes aus ( gemessenes Signal): oxygeniertes Blut verhält sich anders als desoxygeniertes Blut


Vergleich:

PET: 

  1. Möglichkeit der Messung des Verbrauchs bestimmter psychologischer Moleküle im Gehirn, die man als Zielmoleküle markieren kann 
  2. Messung der Verteilung bestimmter Rezeptorsysteme
  3. PET ist invasiv

fMRT:

  1. teuer
  2. geringe zeitliche Auflösung (5s Verzögerung)
  3. genauer räumliche Auflösung
  4. stellt nur Kontrast zwischen zwei Versuchsbedingungen dar
Q:

Wie kann man den zeitlich andauernden Ausfall eines Areals bei gesunden Probanden simulieren?


A:

Transcranielle Magnetstimulation (TMS)

  1. Applikation eines kurzen starken Magnetpulses
  2. Induziert elektrischen Stromfluss im Gehirn
  3. Führt je nach Stimulationsfrequenz zur Exzitation oder Inhibition entsprechender Neuronenpopulationen
    1. Inhibition durch Habituation von Neuronen (und damit zu virtuellen Läsionen)  schnelle magnetische Impulse durch TMS

genauer mit rTMS. Dabei findet Habituation von Neuronen statt, was zu einer virtuellen Laesion fuehrt

mit single Puls TMS werden im Gegensatz dazu Neurone erregt
Q:

Warum appliziert man beim fMRI einen radiofrequenten Puls, wenn doch sowieso bereits ein Magnetfeld anliegt? Welche zwei Prozesse werden dabei ausgelöst und was bedeuten sie?


A:
  1. Das Magnetfeld richtet die Spins der Wasserstoffatome entlang einer Achse aus (das ist aber nicht genug..)
  2. Durch den radiofrequenten Puls (RF-Puls) wird die Spinaktivität der Atome beeinflusst.
    1. Er kippt die Protone (den Spin des Atomkerns) und bewirkt somit, dass alle phasengleich rotieren
  3. Mit dem Ende des RF-Pulses „kippen“ die Atome zurück (T1-Signal) und rotieren wieder in individueller Phase (T2 bzw. T2*-Signal, dephasing)  Geschwindigkeit, mit der T2*-Prozess abläuft, sagt etwas über den Sauerstoffgehalt des Blutes aus  gemessenes Signal
Q:

Was ist ein Block-Design beim fMRT und gibt es Alternativen dazu?


A:

Blockdesign: experimentelle Stimuli werden in fester Zeitfolge präsentiert, ON-Epochen (Stimulation/aktive Aufgabe) werden mit OFF-Epochen (Ruhephasen/Kontrollbedingung) verglichen

  1. Vgl.: Event-related-Design: Serie randomisierter Einzelaktivierungen

Alternative zu fMRI: fNIRS (near infrared spectroscopy)

  1. Vorteile: billiger, einfacher anzuwenden, höhere zeitl. Auflösung,   
  2. Nachteile: geringere räumliche Auflösung, schlechterer Signal-Rausch-Abstand ( ungenauere Messungen)
Q:

Was ist der Unterschied zwischen overter und coverter Aufmerksamkeit, und was hat das mit active/passive vision zu tun?

A:

coverte Aufmerksamkeit = passive vision?

Dominanz eines „passive vision“-Ansatzes in der visuellen Aufmerksamkeitsforschung


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Q:

Was ist ein OKN?


A:

Optokinetischer Nystagmus: natürlicher Bewegungsreflex, der willentlich so nicht ausgeführt werden kann; Blickbewegung folgt der Reizbewegung, die sich relativ zur Betrachter:in bewegen und hält Bildposition im fovealen Bereich relativ stabil.


z.B. aus dem fahrenden Zug schauen und dabei scharf sehen

Q:

Beschreiben und vergleichen Sie verschiedene Methoden zur Messung von Blickbewegungen.


A:
  1. Moderne Eye Tracker messen meist die Pupillenposition (evtl. zzgl. Cornealreflex)
  2. Gute stationäre Tracker 
    1. können Sakkaden (die ja nur 20-40 ms dauern) und Fixationen unterscheiden (Samplingrate > 200 Hz)
  3. Mobile Tracker 
    1. (Glasses + Clip-On-Device) sind räumlich inzwischen recht genau, lösen aber zeitlich nicht so gut auf
  4. Große Unterschiede zwischen Herstellern in Software-Flexibilität
  5. EOG 
    1. Elektrookulographie
    2. muskuläres System gemessen (große Augenbewegungen)
    3. ist zwar billig, aber kaum räumliche Information (gut z.B. als Kontrolle für Experimente, in denen größere Blickbewegungen vermieden werden sollen, oder zur Messung von Lidschlag)
Q:

Welche messtechnische Auflösung benötigt man bei einem Eye Tracker, um Sakkaden und Fixationen gut unterscheiden zu können?


A:

"Gute stationäre Tracker können dabei das Auftreten von Sakkaden (die ja nur 20-40 ms dauern) und Fixationen zuverlässig unterscheiden. Hierfür ist eine zeitliche Samplingrate von > 200 Hz nötig. Mobile Eye Tracker (z.B. Glasses oder Clip-On-Devices) erreichen diese zeitliche Auflösung meist nicht, sind aber räumlich inzwischen für viele psychologisch relevante Fragestellungen hinreichend genau. Weiterhin bestehen große Unterschiede zwischen Herstellern in der zugehörigen Software-Flexibilität.“

Q:

Sind die Bewegungen beider Augen perfekt konjugiert?


A:


Die Bewegungen beider Augen laufen fast gleichzeitig, konjugiert ab. Allerdings fixieren sie einen Ort des schärfsten Sehens (Bewegungen sind deshalb nicht perfekt parallel). Neben konjugierten Augenbewegungen gibt es auch Konvergenzbewegungen (Divergenz der Sehachsen, z.B. beim Schielen).


Q:

Was ist der Unterschied zwischen Regressionen und Refixationen?


A:

Die Regressionen sind Rückwärtssprünge der Augen zu einem vorhergehenden Fixationspunkt oder Objekt (gegoogelt)

  1. Sie dient dabei der Wiederaufnahme der visuellen Wahrnehmung, der Kontrolle oder der Korrektur der vorher bereits erfolgten Wahrnehmung.

Refixation ?

Q:

Was sind mislocated fixations?


A:


Auch perzeptive und motorische (statt kognitive) Faktoren haben einen Einfluss bei der Selektion von Sakkadenzielen. Dadurch können Fixationspositionen (unsystematisch und systematisch) vom selektierten Ziel abweichen


Q:

Wie funktioniert ein EEG? Was misst es? Durch welche Prozedur lassen sich EEG-Daten kognitiven Prozessen zuordnen?


A:

Was misst es?

- Bioelekrische Signale: Hirnaktivität

- elektrische Summensignale an der Schädeldecke 


Wie funktioniert es?

- Es gibt dafür bestimmte Elektrodenpositionierungs-Schemata (z.B. die 10-20-Methode)

  1. Ein bestimmtes Potential auf der Schädeloberfläche kann prinzipiell aus nahezu unendlich vielen Quellen gespeist sein
    1. Es gibt moderne Algorithmen, mit denen versucht wird wahrscheinliche Quellen zu lokalisieren
  2. Neuronen funktionieren durch Ionenströme (Dipolcharakter der Neurone). Diese können mit elektrischer Spannung gemessen werden.
    1. Gemessenes Signal besteht also aus elektrochemischer Aktivität
  3. Spannungen im niedrigen Volt Bereich --> Verstärker sind notwendig um Signal auszuwerten..


Prozedur zur Zuordnung EEG Daten --> kognitive Prozesse

- Ereigniskorrelierte Potentiale (EKP bzw ERP) = Kognitive Korrelate im EEG Signal 

  1. Funtioniert über Mittelung der Signale von vielen Einzel Trials?
  2. EKP Komponenten werden dann systematisch getauft
  3. Spannungsausschlag positiv/ negativ (P/N)
  4. ms, nach dem die Erhebung stattfinden (50,100,300)
  5. Wo (an welcher Elektrode) ist Signal am stärksten zu messen?
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