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Wie weit messen zwei verschiedene neurologische Messverfahren die gleiche Hirnaktivität beim Lesen? Wie weit messen zwei verschiedene neurologische Messverfahren.

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Präsentation zum Thema: "Wie weit messen zwei verschiedene neurologische Messverfahren die gleiche Hirnaktivität beim Lesen? Wie weit messen zwei verschiedene neurologische Messverfahren."—  Präsentation transkript:

1 Wie weit messen zwei verschiedene neurologische Messverfahren die gleiche Hirnaktivität beim Lesen? Wie weit messen zwei verschiedene neurologische Messverfahren die gleiche Hirnaktivität beim Lesen? , 17h Deborah Vitacco ATWI 03 (SR03) - WS 2004/05

2 2Literatur Zeitschriftenartikel zum Vortrag Correspondence of Event-Related Potential Tomography and Functional Magnetic Resonance Imaging During Language Processing (Vitacco D, Brandeis D, Pascual-Marqui R & Martin E, Human Brain Mapping, 17:4-12, 2002) Redaktioneller Kommentar zum Zeitschriftenartikel How Can EEG/MEG and fMRI/PET Data Be Combined? (Horwitz B & Poeppel D, Human Brain Mapping, 17:1-3, 2002) Dokumente können als PDF heruntergeladen werden via Kurze Einführung in die Messverfahren (in English) Evozierte Potentiale Funktionelle Magnetresonanz

3 3 z.B. Wie lernt unser Gehirn? => Erkenntnisse über optimale Lernprozesse NeuGelerntNeu Verb generieren (nach Raichle et al., Cerebral Cortex 4: 8–26, 1994 ) Bleistift schreiben Relevanz / Anwendungsgebiete der Hirnforschung für die Pädagogik

4 4 z.B. Lernstörungen => Modelle / Therapie für die Sonderpädagogik nach Temple E, Proceedings of the National Academy of Sciences, 100(5): 2860–2865, 2003 (siehe Literaturangaben) Phonologisches Training 28 Tage Std/Tag Haus Maus Bessere Leseleistung Dyslexiker (N=20) Kinder ohne Lesestörung (N=12)

5 5 Problem: Statische Aktivierungsmuster gemittelt über einen längeren Zeitraum Um kognitive Vorgänge wie Denk- oder Lernprozesse besser verstehen zu können, müssen wir mehr über die einzelnen seriell und parallel ablaufenden Informationsverarbeitungsschritte dieser Prozesse wissen (z.B. visuelle, phonologische, semantische und syntaktische Prozesse beim Lesen), und zwar mit möglichst hoher zeitlicher (wann?) und räumlicher (wo?) Auflösung (real time Verarbeitung)Ausgangslage 130 ms260 ms390 ms 520 ms Zeit Haus

6 6 Problem: Es gibt jedoch keine Messmethode mit gleichzeitiger hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. Daher bietet sich eine Kombination der Daten zweier (oder mehrere) Messmethoden an, zum Beispiel eine Kombination der Messdaten von der funktionellen Magnetresonanz (fMRI; Messung von lokalem Sauerstoffgehalt im Blut; hohe räumliche, schlechte zeitliche Auflösung) und elektrische Hirnströme (ERP; Messung von summierte Aktivität von grossen Nervenzell- Verbänden, schlechte räumliche, hohe zeitliche Auflösung). Voraussetzung für eine Kombination beider Messmethoden ist, dass sie die gleichen kognitiven bzw. neurologischen Prozesse messen.Ausgangslage

7 7 Zeitliche Auflösung fMRI ERP ERP : Hirnelektrische Antwort auf Stimulus im Millisekundenbereich fMRI : Hemodynamische Antwort auf Stimulus im Sekundenbereich Sek

8 8 Räumliche Auflösung ERP : Hirnelektrische Antwort auf Stimulus im Zentimeterbereich fMRI : Hemodynamische Antwort auf Stimulus im Millimeterbereich fMRIERP

9 9 Messen beide Messverfahren (fMRI & ERP) die gleichen kognitiven bzw. neurologischen Prozesse?Fragestellung Methoden sind kombinierbar => Messdaten mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung Kombination der Messdaten beider Methoden nicht sinnvoll JA NEIN

10 10Operationalisierung Statistische Korrespondenz der Aktivitätsmuster beider Messverfahren im gleichen Messvolumen (räumliche Angleichung beider Messdaten) und über die gleiche Zeit (zeitliche Angleichung beider Messdaten) Aufgabe: Semantische Verarbeitung von Wörtern Messverfahren: ERP & fMRI in 10 Versuchspersonen

11 11Messmethoden Funktionelle Magnetresonanz Evozierte Potentiale

12 12 METHODE: Versuchspersonen VersuchspersonAlterHändigkeitGeschlechtReihenfolge 127r M MRI-EEG 223r M EEG - MRI 325rW MRI-EEG 427r M EEG - MRI 541rW MRI-EEG 621r M EEG - MRI 722r M MRI-EEG 827r M EEG - MRI 927l M MRI-EEG 1028r M MRI-EEG

13 13 METHODE: Stimuli Hauptaufgabe : Stilles Lesen von Wörtern Nebenaufgabe : Drücken der Maustaste bei Nahrungsmittel (semantische Verarbeitung von Wörtern) Stimulusliste : 61 schweizerdeutsche Wörter (36% sind Nahrungsmittel). Wörter wurde randomiziert präsentiert. Wichtig ! Verhaltensdaten erfassen um zu kontrollieren ob die Versuchsperson die Aufgabe wirklich löst (und z.B. nicht einfach im MR-Gerät döst)

14 14 RESULTATE: Verhaltensdaten Der Anteil der korrekten Antworten waren für beide Versuchspersonen über 90% (Kontrolle, dass die Aufgabe von allen Versuchspersonen gemacht wurde)

15 15 RESULTATE: ERP (gemittelt über alle Versuchspersonen)

16 16 RESULTATE: fMRI (gemittelt über alle Versuchspersonen) LR links rechts beidseitig

17 17 RESULTATE: Statistische Korrespondenz beider Messmethoden

18 18 RESULTATE: Statistische Korrespondenz beider Messmethoden Bootstrapping Methode (siehe Zeitschriftenartikel) P <.048 Beide Messverfahren (fMRI & ERP) messen die gleichen kognitiven bzw. neurologischen Prozesse. Die Kombination beider Messverfahren ist sinnvoll.

19 19 Nächster Schritt Entwicklung eines Analyseverfahrens um beide Methoden sinnvoll zu kombinieren


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