Die Gamma-Frequenz im EEG

Vertiefung Kognition
Referat vom 7. Juli 1999
Referent: Tobias Elze

Die Gamma-Frequenz im EEG

Basar, E., Basar-Eroglu, C., Demiralp, T. & Schürmann, M.: Time and Frequency Analysis of the Brain’s Distributed Gamma-Band System, IEEE Engineering in Medicine and Biology, 400-410, July/August 1995

Tallon-Baudry, C. & Bertrand, O.: Oscillatory gamma activity in humans and its role in object representation, Trends in Cognitive Sciences 3, 151-162, April 1999

Galambos, R.: A Comparison of Certain Gamma Band (40-HZ) Brain Rhythms in Cat and Man. In: Basar, E. & Bullok, T. H. (eds.): Induced Rhythms in the Brain, 201-216, 1992

Bemerkungen zur Literatur

Typen von Gamma

Gamma kann im Bereich von etwa 25 bis 110 Hz auftreten (insgesamt)

2.1. spontaneous activity

kann jeden Moment auftreten; keine spezifischen Auslöser

2.2. evoked activity

streng zeitlich an Stimulus gebunden (time-locked)

von kurzer Dauer, immer nach einem Stimulus

Aktivität um die 40 Hz

Auftreten innerhalb der ersten 100 ms nach Stimulus

2.3. steady-state response

auf periodischen Stimulus folgend

von längerer Dauer

Aktivität um die 40 Hz

vielleicht nur Aufeinanderfolge von evoked activities (Galambos et al. 1981), möglicherweise aber natürliche Resonanzfrequenz (Regan & Spekreijse 1986)

2.4. induced activity

nicht time-locked

Aktivität zwischen 30 und 80 Hz

Auftreten:

Adrian (1942): Geruchsreize

später bei fast allen Reizmodalitäten gefunden

Pfurtscheller (1994) (EEG), Salenius (1996) (MEG): vor und während Willkürbewegungen von Finger, Unterarm und Bein à scheint somatotopischer Organisation im somatosensorischen Cortex zu entsprechen

Spydell & Sheer (1982) und andere: Lösung komplexer Aufgaben

Lutzenberger (1994), Pulvermuller (1996), Krause (1998): mehr Gamma-Aktivität bei richtigen Wörtern als bei Pseudowörtern in EEG und MEG, akustisch und visuell

3. Spezifika

3.1. Physiologisch

evoked:

im speziellen Experiment (Basar et al. 1995):

Gyrus ectosylvianus anterior

Hippocampus

Formatio reticularis

Cerebellum

Vergleich Zeitfenster 1 s vorher und 200 ms nachher: p<.03 bei allen Katzen

immer innerhalb der ersten 100 ms

induced:

Tallon-Baudry et al. (1997, in press): induced gamma bei Kanisza nur im EEG, nicht im MEG Þ ringförmige Verteilung von Dipolen (wenn Ring parallel zur MEG-Spule: keine Detektion)

3.2. Funktionell

evoked:

Llinás & Ribary (1992) und Ribary & Llinás (1990) (MEG): synchrone 40-Hz-Schwingungen über große Cortex-Bereiche bei akustischen Stimuli

Raum-Zeit-Struktur lässt auf rostrokaudalen Scan schließen (ca. alle 12,5 s)

spontaneous:

Steriade et al. (1990): bestimmte thalamische Neuronen feuern in Intervallen bevorzugt zwischen 20 und 40 Hz

Steriade et al. (1992): Hypothese: abhängig vom cholinergen Input aus dem Gehirnstamm Þ Interaktion Gehirnstamm-Cortex

Sheer (1984) und andere: 40 Hz indizieren fokussierte Erregung; ähnliche Begründung wie in Steriade et al. (1992)

induced:

Tallon-Baudry et al. (1996): Visual bottom-up feature binding

Tallon-Baudry et al. (1997): Top-down activation of an internal representation

Tallon-Baudry et al. (1998): Rehearsal eines visuellen Objekts im STM

Bertrand et al. (1998): Sound Representation

4. Resümee

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