Physik der Elektroenzephalographie - Fakultät für Physik und ...

In Abbildung 6 bezeichnet der Buchstabe G die sog. Gliazellen. Diese Zellen sind
im zentralen Nervensystem fünfmal häufiger als Neuronen zu finden und haben neben
einer gewebestabilisierenden Funktion, die Aufgabe, den Stofftransport im Nervengewebe
zu kontrollieren, insbesondere die Regulation der Ionenkonzentration im
extrazellulären Raum [9, S.14-15]. Aus den bisherigen Betrachtungen ist es nicht
verwunderlich, dass es einen Beitrag der Gliazellen am Entstehungsprozess kortikaler
Potenziale gibt [9, S.14-17]. Dieser Prozess ist allerdings bis heute noch nicht
vollständig geklärt (vgl. [9, S.7]) und soll daher in den nachfolgenden Betrachtungen
vernachlässigt werden.
2.2 Kortikale Dipole und Feldpotenzial
Alle bisherigen Ausführungen zur Ursachen der im Elektroenzephalogramm registrierten
Potenzialdifferenzen waren rein membranbiophysikalischer Natur. Ein weiterer
Modellierungsansatz besteht nun darin, kortikale Feldpotenziale als Superpositionspotenziale
von elektrischen Dipolen, die sich im Gehirngewebe aufgrund neuronaler
Prozesse ausbilden und zeitlich verändern, zu betrachten [9, S.7-10]. Hierdurch
wird, wie im Folgenden noch deutlich wird, der Entstehungsprozess des Elektroenzephalogramms
zum einen übersichtlicher und einfacher verständlich, zum anderen
werden bestimmte Aspekte des Elektroenzephalogramms erst durch diese Dipolinterpretation
plausibel.
Wie in Abschnitt I.1.3 festgestellt wurde, kann das Äußere der postsynaptischen
MembraneineseinerSynapsenachgeschaltetenNeuronsdurchsynaptischeErregung
elektrisch positiver bzw. negativer in Bezug auf die übrigen Bereiche der Zellmembran
(also die postsynaptische Membran) geladen werden, je nachdem ob die Synapse
exzitatorisch oder inhibitorisch wirkt. Im Bereich einer exzitatorischen Synapse
entsteht damit aus physikalischer Sicht ein elektrischer Minuspol, während die postsynaptischen
Membranabschnitte des Neurons einen Pluspol ausbilden, insgesamt
also ein elektrischer Dipol [9, S.7], dessen Betrag sich aufgrund des Ionentransports
im extra- und intrazellulären Bereich zeitlich ändert. Analoges gilt für eine inhibitorische
Synapse mit entsprechender Vertauschung der Vorzeichen [9, S.8]. Dabei ist
zu beachten, dass diese Dipole, entgegen der Dipoldefinition der klassischen Physik,
in der einschlägigen Literatur stets in Richtung der negativen Ladung zeigen.
Postsynaptische Potenziale, können daher als Feldpotenziale elektrischer Dipole betrachtet
werden, wobei deren Feldstruktur durch das das Neuron umgebende Gewebe
beeinflusst wird. Da Neuronen eine Vielzahl von Synapsen besitzen, die jede für
sich betrachtet bei Erregung einen derartigen Dipol erzeugt, ist damit das kortikale
Feldpotenzial eines Neurons gerade das elektrische Potenzial des Dipols, der aus
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