Unser Gehirn ist immer aktiv, in jedem Augenblick, ganz gleich, was wir gerade tun. Die Zellen, Synapsen und Neuronen in unserem Schädel interagieren miteinander, was zu einer elektrischen Aktivität führt, die stark genug ist, um an der Kopfoberfläche gemessen zu werden. Mit bildgebenden Verfahren wie der Elektroenzephalografie (EEG) lässt sich diese elektrische Aktivität in Echtzeit aufzeichnen, um die biologischen Grundlagen bestimmter Handlungen oder Gedanken besser zu verstehen. Dieser Artikel befasst sich mit dem Thema EEG-Kanäle und wie diese Einblicke in die biologischen Zusammenhänge menschlichen Verhaltens bieten können.

Grundlagen der EEG-Kanäle

Ein EEG-Gerät besteht aus einem Elektrodennetz, das über den gesamten Kopf verteilt wird. Manche EEG-Systeme verfügen über nur einen einzigen Kanal, andere über bis zu 25 Kanäle. Um mit der Aufzeichnung der Gehirnaktivität zu beginnen, wird jede Elektrode an wichtigen Stellen des Schädels platziert, an denen signifikante Gehirnaktivität stattfindet. Diese Bereiche bilden Kanäle, die die in dieser Gehirnregion stattfindende Aktivität aufzeichnen und übertragen. Die Spannung an jeder Elektrode entspricht dem elektrischen Potential an dieser Stelle der Kopfhaut im Verhältnis zu einer Referenzelektrode oder einem gemeinsamen Referenzpunkt.

Monopolare vs. bipolare EEG-Kanäle

Beim EEG stehen zwei verschiedene Konfigurationen zur Verfügung, mit denen Sie die elektrische Aktivität im Gehirn aufzeichnen können. Diese werden als monopolare und bipolare EEG-Kanäle bezeichnet, wobei jede Variante ihre eigenen Vorteile und Anwendungsbereiche hat. Die Wahl zwischen ihnen hängt von Ihren spezifischen Anforderungen in Forschung, Klinik oder Wirtschaft ab.

Bei monopolaren EEG-Kanälen beispielsweise werden alle Elektroden auf eine einzige gemeinsame Referenzelektrode bezogen. Diese wird üblicherweise am Ohrknochen oder am Warzenfortsatz angebracht, meist in einiger Entfernung zu den übrigen Elektroden. Ein Vorteil des monopolaren Kanals besteht darin, dass er eine umfassendere Messung der Gehirnaktivität ermöglicht; dies birgt jedoch das Risiko, dass die Daten durch mehr Störsignale beeinträchtigt werden.

Bei bipolaren EEG-Kanälen werden zwei benachbarte Elektroden auf der Kopfhaut verwendet, um die Gehirnaktivität zu erfassen. Anders als beim monopolaren EEG, bei dem jede Elektrode auf eine gemeinsame Referenzelektrode bezogen wird, erfasst das bipolare EEG die Gehirnaktivität in Form einer Spannungsdifferenz zwischen Elektrodenpaaren.

Das internationale 10-20-System zur Platzierung von EEG-Elektroden

Um sicherzustellen, dass alle Elektroden an der richtigen Stelle auf dem Schädel angebracht werden, verwenden alle EEG-Systeme einen festgelegten Standard, der als 10/20-System oder Internationales 10/20-System bekannt ist. Demnach ist der Abstand vom Nasenrücken bis zum tiefsten Punkt des Schädels am Hinterkopf (normalerweise durch eine markante Beule gekennzeichnet) der Referenzabstand für die Kopfgröße einer bestimmten Person.

Zwei der gängigsten EEG-Kanal-Konfigurationen sind die 19-Kanal- und die 64-Kanal-Konfiguration, deren Wahl sich nach Ihren Forschungszielen und Anforderungen richten sollte. Bei der 19-Kanal-Konfiguration decken die Elektroden beispielsweise die frontalen, zentralen, parietalen und okzipitalen Bereiche der Kopfhaut ab und bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen räumlicher Auflösung und praktischer Anwendbarkeit. Dieses EEG-Set wird häufig im medizinischen Bereich, bei Schlafstudien und bei der Epilepsiediagnostik eingesetzt.

Das 64-Kanal-EEG-Setup wird hingegen für anspruchsvollere Untersuchungen eingesetzt, da es eine höhere räumliche Auflösung bietet. Es besteht aus 64 Elektroden, die über die Kopfhaut verteilt sind und damit mehr Bereiche abdecken, die bei einem 19-Kanal-Setup möglicherweise nicht erfasst würden. Aufgrund seiner höheren Elektrodendichte wird das 64-Kanal-Setup erfolgreich in der Neurobildgebung, bei Gehirn-Computer-Schnittstellen und anderen Anwendungen eingesetzt, die detaillierte räumliche Informationen erfordern.

Die Bedeutung mehrerer EEG-Kanäle

Die Verwendung mehrerer EEG-Kanäle liefert ein detaillierteres Bild der Gehirnaktivität, was zu aussagekräftigeren Daten über das Verhalten einer Person führt. Zudem wird dadurch auch eine bessere räumliche Auflösung erzielt, da die Gehirnwellenaktivität aus verschiedenen Gehirnregionen gleichzeitig erfasst wird.

Da das Gehirn verschiedene Arten von Gehirnwellen erzeugt (z. B. Delta-, Theta-, Beta-, Gamma- und Alpha-Wellen), führt die Verwendung mehrerer EEG-Kanäle zur Aufzeichnung ihrer Aktivität zu umfangreicheren Daten zu bestimmten kognitiven Aufgaben und Zuständen.

Darstellung und Analyse von EEG-Kanaldaten mit iMotions

Wenn Sie einen Einblick in die Gedankenwelt von Menschen gewinnen und herausfinden möchten, was sie fesselt, wofür sie sich interessieren oder was sie langweilt, oder wenn Sie ihre kognitive Belastung während einer Aufgabe messen möchten, ist das EEG eine zuverlässige Wahl. Wie bereits weiter oben in diesem Artikel erwähnt, verfügen einige EEG-Systeme über eine höhere zeitliche Auflösung als andere, was bedeutet, dass Sie die Gehirnregionen, die mit mentalen und emotionalen Prozessen in Verbindung stehen, in Echtzeit beobachten können. iMotions bietet eine Technologie, die Echtzeitmessungen und Daten-Streaming unterstützt.

Umfassendes Versuchsprogramm

Bevor Sie Ihr nächstes EEG-Experiment oder Ihre nächste Aufgabe planen, sollten Sie überlegen, welche Ausrüstung Sie benötigen. In den meisten Fällen ist für die Stimulusdarstellung und die EEG-Aufzeichnung eine separate Software erforderlich. iMotions bietet jedoch eine multimodale Softwarelösung an, die EEG, Eye-Tracking, Gesichtsausdrucksanalyse und andere Biosensoren (wie GSR, EKG und EMG) umfasst. Damit werden die meisten Anforderungen an das Studiendesign, die Kalibrierung mehrerer Sensoren, die Datenerfassung und die Analyse erfüllt.

Automatische Signalverarbeitung

Die Datenanalyse einer EEG-Aufzeichnung kann recht aufwendig sein. Die Extraktion des richtigen Signals aus jeder Hirnregion ist eine Herausforderung für sich. Die multimodale Software von iMotions verarbeitet die Signale in Ihren Daten automatisch und liefert Ihnen eine einheitliche Darstellung der aufgezeichneten Hirnaktivität.

Hardwareunabhängig

Die iMotions-Software lässt sich nahtlos in eine Vielzahl führender EEG-Headsets von Herstellern wie ABM, Neuroelectrics und Brain Products integrieren. Unabhängig davon, für welches Headset Sie sich entscheiden, unterstützt Sie iMotions bei allen weiteren Aufgaben der Datenverarbeitung und -analyse.

Fazit

Wenn Sie Ihre Forschung auf ein neues Niveau heben möchten, könnte die multimodale Softwarelösung iMotions zu einem unverzichtbaren Werkzeug werden. Es handelt sich um ein benutzerfreundliches System, das alle Phasen des Forschungsprozesses unterstützt – vom Studiendesign über die Kalibrierung mehrerer Sensoren bis hin zur Datenerfassung und -analyse. Sie können es sogar mit zusätzlichen Biosensoren wie Gesichtsausdrucksanalyse, GSR, Eye-Tracking, EEG und EKG/EMG sowie mit Umfragetechnologien kombinieren, um ein umfassendes Forschungserlebnis im Bereich des menschlichen Verhaltens zu schaffen.

Wenn Sie mehr über unser Angebot erfahren möchten, wenden Sie sich an unser Team bei iMotions und lassen Sie sich beraten, wie wir Sie bei der Erreichung Ihrer Forschungsziele am besten unterstützen können.

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