Tätigkeitsbericht 2002/2003 - IGPP

Empirical and Analytical Psychophysics 31
Diese kooperativen Studien tragen zum besseren Verständnis
veränderter Hirnfunktionen unter experimentell
kontrollierten oder klinisch definierten Bedingungen
bei und streben objektive, quantitative Diagnostik
von neurologischen oder psychiatrischen Störungen
an. Ihre Ergebnisse erlauben auch Parallelen zwischen
pathologischen Hirnzuständen und transienten
Veränderungen der funktionellen Hirnzustände, die
z. B. den “veränderten Bewusstseinszuständen” (ASC)
zugrunde liegen, festzustellen (vgl. Abschnitt 2.2.1).
Wackermann; zusammen mit Achermann, Kinoshita
et al., Koenig et al., Kondákor et al., Lehmann et al.
Publikationen: Isotani et al. (2002); Koenig et al.
(2003); Lehmann et al. (2003)
Altersbedingte Veränderungen globaler Eigenschaften
funktioneller Hirnzustände
Der Zusammenhang zwischen altersbedingten Veränderungen
der Hirnstrukturen und -funktionen einerseits
und den Veränderungen sensorischer, motorischer
und kognitiver Funktionen andererseits ist ein bekanntes
Beispiel einer universell gültigen psychophysischen
Korrelation. Dabei stellt sich die Frage nach
einer quantitativen Charakterisierung dieses Zusammenhanges
in der Form parametrischer ‘Entwicklungsgleichungen’,
welche die Veränderungen der hirnelektrischen
Aktivität als Funktion des Alters beschreiben.
In Zusammenarbeit mit einer Forschungsgruppe in
Bern untersuchten wir altersbedingte Veränderungen
der drei globalen Deskriptoren Σ, Φ und Ω (siehe oben)
und daraus abgeleiteter Maße. Das Datenmaterial bestand
aus ca. 500 EEG-Aufzeichnungen von 6–80 Jahre
alten Probanden.
Wir haben kontinuierliche Veränderungen aller drei
Parameter gefunden, die durch exponentielle Regressionsgleichungen
erfasst werden können, welche zu
ihren Asymptoten mit Zeitkonstanten von 8–10 Jahren
streben. Entwicklungsstadien lassen sich hierbei
als Effekte zweiter Ordnung betrachten, welche durch
Abweichungen von altersbezogenen Mittelwerten von
allgemeinen Entwicklungstrends gekennzeichnet sind.
Des weiteren wurde eine lineare Beziehung zwischen
dem Grad interhemisphärischer funktionaler Kooperation
und der globalen Ω-Komplexität gefunden. Dieser
Zusammenhang legt nahe, dass der während der Kindheit
zu beobachtende Abfall der räumlichen Ω-Komplexität
der hirnelektrischen Aktivität auf die Entwicklung
interhemisphärischer Verbindungen zurückzuführen
ist. Diese Befunde vermitteln Einsichten in
die Reifungskinematik des Gehirns und positionieren
unsere Arbeit im Rahmen des konnektivistischen Ansatzes.
Wackermann; zusammen mit Koenig
These cooperative studies contribute to our understanding
of altered brain functions under experimentally
controlled or clinically well-defined conditions,
and aim at objective, quantitative diagnostics of neurological
or psychiatric disturbances. Their results also
allow to state parallels between pathological changes
and transient alterations of brain functional states,
which may be the neural basis of so-called ‘altered
states of consciousness’ (ASC; cf. section 2.2.1).
Wackermann; together with Achermann, Kinoshita et
al., Koenig et al., Kondákor et al., Lehmann et al.
Publications: Isotani et al. (2002); Koenig et al.
(2003); Lehmann et al. (2003)
Developmental Changes of Global Properties of Brain
Functional States
The parallelism between age-related changes of brain
structures and functions on one hand, and changes
of sensory, motor, and cognitive functions on the
other hand, is a well-known example of a universally
ruling psychophysical correlation. There we are facing
a problem of a quantitative characterisation of this
correlation, in a form of ‘developmental equations’
describing changes of the brain electrical activity as a
function of age.
In a cooperative study with a research group in
Bern, we studied age development of the three global
descriptors Σ, Φ, Ω (see preceding paragraphs) and
derived measures, analysing a database of about 500
EEG recordings from 6–80 years old subjects.
We have found continuous changes of the three parameters
that can be expressed by exponential regression
functions, approaching their asymptotes with time
constants in the range 8–10 years. Developmental
stages can be studied as second-order effects, marked
by departures of age-related mean values from these
general developmental trends.
Furthermore, a linear relation between the degree of
inter-hemispheric functional cooperation and global Ω
complexity was found, indicating that the decrease of
global complexity of the brain electrical activity during
childhood can be explained by development of interhemispheric
connections. These findings provide insights
into the kinetics of brain maturation and position
our work within the framework of connectionist
approach.
Wackermann; together with Koenig