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Neurofeedback

November 28, 2017 by Heinz-Werner Baehr

EEG Biofeedback beinhaltet die Aufzeichnung dieser elektrischen Hirnaktivität durch Elektroden, die auf der Kopfhaut aufgesetzt werden, und die das gemessene EEG auf einem Computerbildschirm darstellen. Wenn der Klient seinen Bewusstseinszustand ändert, verändern sich auch die gemessene elektrische Aktivität des EEG. Der Klient erkennt die Veränderung auf Grund der unterschiedlichen Feedbacks, zu denen das Neurofeedbacksystem die gemessene Information umwandelt. Er soll nun versuchen, seine Hirnwellenaktivität so zu verändern, dass ein vordefiniertes Ziel erreicht wird. Auf diese Art und Weise erlernt der Klient Selbststeuerung. Es findet eine erlernte Normalisierung des EEG statt (Sterman)

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass moderne Elektronik und schnelle Rechner es möglich gemacht haben, EEG Wellen so umzuwandeln, dass sie in allen Variationen als Grafiken auf einem Computerbildschirm erscheinen. Das Erlernen der Fähigkeit, die auf dem Computer sichtbaren Feedbacks zu verändern, bedeutet, dass der Klient gelernt hat, sein EEG zu steuern. Die Beherrschung der Selbststeuerung des eigenen EEG ist aber damit gleichzusetzen, dass man gelernt hat, die Gemütszustände, die durch die EEG Wellen gespiegelt wurden, zu verändern. Wenn das EEG Veränderungen in Thalamus-basalen und Ganglia-kortikalen Prozessen bedeutet, dann erlernt die Person in Wahrheit die Beherrschung dieser komplexen neuronalen Systeme.

Es ist wissenschaftlich belegt, dass eine positive Verstärkung eines erwünschten Verhaltens zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit der Wiederholung dieses Verhaltens führt (Edward Thorndikes: Gesetz der Auswirkung – Law of effect)

In unserem Falle belohnen wir die Produktion erwünschter Hirnfrequenzen. Die Belohnung besteht aus einer Erfolgsmeldung, die durch auditive oder visuelle Signale, die von einem Computer erzeugt werden, gegeben wird. Die Belohnung eines Verhaltens (oder einer Reihe von neurophysiologischen Reaktionen) führt zu einer stufenweise Veränderung oder einem Shaping der Frequenzanteile der Sequenz, die in einer Anhebung der erwünschten Frequenzen innerhalb dieser Sequenz gipfelt, die wiederholbar ist. (Sterman, 2000) Dieses Shaping wird erzeugt durch einen Vorgang, den man operantes Konditionieren nennt.

Der Terminus Operantes Konditionieren sollte ursprünglich die Tatsache wiederspiegeln, dass das konditionierte Verhalten zu einer Abfolge von erlernten Reaktion führte, die eine Aktion auslösten oder eine das Umfeld betreffende Handlung initiierten. Technische Fortschritte zeigten, dass innere Veränderungen wie etwa die der Hauttemperatur oder des Herzschlages auf diese Art und Weise erlernt werden konnten. Von außen kommende Belohnungen waren also in der Lage, physiologische Veränderungen im Körper zu verursachen (Sterman, 2000) Damit wurde klar, dass Veränderungen nicht mehr allein vom äußeren Umfeld bedingt waren. Es bedurften einer neuen Bezeichnung für diese Verfahrensweise. Nach längerer Diskussion in den 60 er Jahren des letzten Jahrhunderts, wurde dafür schließlich der Begriff Biofeedback verwendet.

Wenn wir das Verhalten von Neuronenverbänden das wir im EEG erkennen, belohnen, benutzen wir den Begriff EEG Biofeedback oder Neurofeedback. Die Tatsache, dass das EEG Biofeedback signifikante und dauerhafte physiologische Veränderungen initiieren kann, wurde bereits in den frühen 70 er Jahren des letzten Jahrhunderts dokumentiert. (Review by Barry Sterman, EEG Markers for Attention Deficit Disorder: Pharmacological and Neurofeedback Applications. Child Study Journal, Vol. 30, No. 1, 2000).

Wenn man den Zusammenhang zwischen Frequenz des Gehirns und dem Bewusstseinszustand kennt, kann man das EEG messen und beispielsweise einem Kind einen Film vorspielen, der immer dann läuft, wenn das Kind seine Hirnfrequenz in eine Richtung verändert, die es bisher nicht kannte. Ist es immer gestresst, also zu schnell, läuft der Film immer dann, wenn sein Gehirn weniger schnelle Anteile produziert, ist das Gehirn des Kindes eher zu langsam, macht man es umgekehrt.

Das heißt, der Therapeut macht eine Eingangsmessung, die eine Einschätzung ermöglicht, und bestimmt einen zu verstärkenden Frequenzbereich. Das Kind oder der Erwachsene lernen schnell, diesen bewusst selbst herbei zu führen.

Biofeedback

Dezember 26, 2014 by Heinz-Werner Baehr

Biofeedbacktherapie in der Praxis für Psychotherapie Heinz-Werner Bähr.

Wie kann man am Besten lernen, entspannt zu sein in stressiger Umgebung, wie kann man lernen, abzuschalten und einzuschlafen, wenn man es möchte, wie kann man hartnäckige Angstgedanken oder Angstreaktionen ohne die Hilfe von Medikamenten überwinden.

Biofeedbacktherapeuten helfen dem Klienten dabei, die eigenen Stress- und Angstreaktionen als körperliche Phänomene zu begreifen, die mit einer Über- oder Unteraktivierung des vergetativen Nervensystems zu tun haben. Stressreaktionen, egal welcher Herkunft, verursachen immer gleiche Reaktionen: Verengung der Blutgefäße, heftigerer Herzschlag, Zentralisierung mit kalten Händen, Veränderung der peripheren Durchblutung, Absenkung der Hauttemperatur an den Händen und in der Folge Ohrgeräusche, Schwindel, Hyperfokussierung, Panikattacken. Diese physiologischen Reaktionen lassen sich messen, im EEG als Zunahme von schnellen Frequenzen, am Körper als Veränderung im Atemrhythmus, als Herzschlagbeschleunigung, als Veränderungen am Blutvolumenpuls, als Veränderung des Hautleitwerts. Das Bewusstwerden über den Zusammenhang zwischen den oft als bedrohlich empfundenen Symptomen und deren physiologischer Erklärung kann alleine schon hilfreich sein, aber alle gemessenen Parameter stehen auch einem Training offen, so kann man leicht lernen, den Atemrhytmus so zu gestalten, dass Stress verschwindet, man kann den Hautleitwert steuern lernen, je nachdem, ob man wacher oder ruhiger sei will, man kann leicht lernen, die Handtemperatur zu erhöhen und damit das Stresssystem auszuschalten, das schon auf die Veränderung einer Regelgröße wie z.B. der Hauttemperatur mit einem Herunterfahren der gesamten Stresssymptome beantwortet.

Biofeedback ist also Lernen durch Erkennen und Automatisieren von Körperfunktionen. Das Erlernte ist ein bleibender Schatz, der einem in allen Lebenslagen weiterhelfen wird. Während der Biofeedbacksitzungen wird eine Fortsetzung des Trainings zu Hause unterrichtet. Es wird also auf schnelle Unabhängigkeit vom Biofeedbacklehrer gedrängt. Insofern ist das Erlernen von Skills zur Selbststeuerung mit Hilfe von Biofeedback in zehn Sitzungen möglich. Auch Kinder profitieren (und lernen oft sehr schnell)

Neurofeedback

Ende der sechziger Jahre des letzten Jahrhunderts hatte die US Luftwaffe Probleme mit einem neuen Treibstoff. Die Piloten erlitten epileptische Anfälle. Der Neurowissenschaftler Sterman hatte das EEG von Katzen mittels operanten Konditionierens dahin verändert, dass mehr so genannte SMR Frequenzen vom Hirn produziert wurden. Bei den Versuchen zeigte sich, dass die trainierten Katzen unempfindlich für den toxischen Stoff waren und nicht mit Anfällen reagierten. Das zeigte: ein EEG Training ist mittels operanten Konditionieren möglich. Sterman dehnte das Experiment auf eine seiner Mitarbeiterinnen aus, eine Epileptikerin, die nun als Belohnungsreiz allerdings Erfolgstöne zu hören bekamm, wenn das EEG in die gewünschte Richtung verändert wurde. Der Erfolg dieser Therapie, die dazu führte, dass die Dame anfallsfrei wurde, zeigte, dass die Übertragung auf Menschen möglich ist. In der Folge wurde das Trainieren des Gehirns mittels operanten Konditionierens in den USA und auch in der UDSSR etabliert. Gerade Professor Kropotov vom Hman Brain Institut Moskau bestätigt in seinen Büchern, dass die Neurotherapie in der UDSSR erfolgreich bei vielen psychischen Krankheiten angewendet wurde.

In Deutschland ist Neurofeedback seit einigen Jahren etabliert. Man unterscheidet grob zwischen dem Training langsamer kortikaler Potentiale und dem Frequenztraining. Beide haben sich in verschiedenen Studien als sehr wirksam bei Aufmerksamkeitsstörungen gezeigt.

In der Praxis sieht das so aus, dass nach einer Eingangsbefundung mittels eines 20 Kanal EEGs, das quantitaiv ausgewertet wird, ein Trainingsplan erstellt wird, bei dem festgelegt wird, an welchen Kopfpositionen die Elektroden angesetzt werden. Die Elektroden sind kleine Plättchen oder so genannte Brückenelektroden, die eine flache Messfläche haben, so dass sie auf dem Kopf stehen können, ohne Schmerzen zu verursachen. Eine EEG Haube, die aus Kunststoffschläuchen besteht oder ein Kleber befestigen die Elektroden, dass sie nicht verrutschen können. Zwei Ohrclips werden an den gegenüberliegenden Ohrläppchen befestigt. Nun wird das EEG an den Messpunkten in Echtzeit gemessen, ausgewertet und vom Threapeuten wird ein Erfolgsfenster vorgegeben. Immer wenn das EEG des Kindes oder Erwachsenen die Erfolgskriterien erfüllt, beginnt eine Computeranimation oder ein Film zu laufen. Immer wenn die Erfolgskriterien nicht erfüllt werden, wird das „Feedback“ gestoppt. So lernt der Proband, zuerst unbewusst, später bewusst, konzentriert zu bleiben.

Ziel ist es natürlich, die Hilfsmittel irgendwann nicht mehr zu benötigen. Dazu verknüpft man nach einer 10 Sitzungen umfassenden Lernphase das Neurofeedbacktraining mit kognitiven Aufgaben, z.B. Rechnen, Merken, Lesen, Rechtschreibung, während der Übungen ist die Rückmeldung der Konzentration nur als Ton möglich.

Es kommt dabei zum Konditionieren der Reaktion. Das Kind oder der Erwachsene wird in vergleichbaren Situationen ein neues Reaktionsmuster aufweisen können. In der letzten Phase des Therapiezyklus wird das Feedback weggelassen und der Therapeut beobachtet, ob der Proband in der Konzentration bleiben kann, wenn er es will.

Ein Neurofeedbacktraining dauert in der Regel 40 Sitzungen. Das erlernte neue Verhalten wird nie mehr vergessen. Es wird beherrscht wie z.B. Fahrrad Fahren.

Warnke Verfahren in der Praxis

Juli 14, 2011 by Heinz-Werner Baehr

Das Warnke Verfahren zur Therapie von Legasthenie, Dyskalkulie und anderen Lernstörungen.

Warnke Verfahren war ursprünglich die Bezeichnung für ein Training der Zeitverarbeitung des Hörens und Sehens mit Hilfe des so genannten Brain Boy. Man bezeichnete diese Art Therapie als Ursachentherapie bei Lernstörungen im Gegensatz zur Symptomtherapie, dem normalen Rechtschreib- oder Dyskalkulietraining. Warnke ging davon aus, dass die sichtbaren Lernprobleme, die 15% der Kinder jeden Jahrgangs zeigen, eine Folge ausgelassener Automatisierungsschritte sind. In unzähligen Studien wurden bei den betroffenen Kindern Blicksteuerungsprobleme, auditive Probleme, motorische Probleme etc. beschrieben, die auch bei Verhaltensauffälligkeiten zu beobachten sind. Da die meisten Rechtschreib- oder Matheprobleme nicht isoliert auftreten, wäre es doch verdienstvoll, der Ursache dieser Probleme in den kindlichen Entwicklung nachzuspüren und diese Ursache zu therapieren. Anders als die Ergotherapeuten, die ja eine sensorische Integration anstreben, suchen Warnke Therapeuten im erweiterten Prüfablauf nach zentralen Automatisierungsdefiziten des Kindes, wobei das Hören, das Sehen und die Motorik betrachtet werden. Die phonologische Bewusstheit eines Kindes wird in allen Lerntherapien trainiert, im Warnke Verfahren zusätzlich noch die Low-Level Ebene, auf der, frei nach Professor Ptok, alle höheren Sprachentwicklungen fußen. Das Sehen wird mittels eines Blicksteuerungstrainings, mittels Neurofeedback oder auch mittels motorischer Übungen trainiert, die Motorik wird durch gezielte Programme, auch solchen zur Integration so genannter frühkindlicher Reflexe trainiert.

Im Warnke Verfahren gibt es ein ausgefeiltes Lesetraining mittels Lesetexten, die lateralisiert paralell mit einem Therapeuten gelesen werden, dabei tragen Klient und Therapeuit Kopfhörer und lesen in Mikrofone. Das Lesetraining erfolgt stufenweise, beginnend bei sehr langsam gelesenen Texten zu schnelleren. Das Hören erfolgt teilweise hochtonveredelt, immer aber so, dass die gehörte Lesestimmer zwischen den Kopfhörermuscheln wandert. Durch dieses Training werden schnell Lesefortschritte erzielt.

Das Schreibtraining besteht in Übungen aus dem NLP. Visualisierung von Wörtern ist das Ziel.

Ein Merktraining sinnfreier Silben ist obligatorisch, ebenso Übungen aus dem Flexi Programm. Es gibt ein häusliches Training, das Reizverabeitung umfasst.

In der klassischen Lerntherapie wird vornehmlich auf der Symptomebene gearbeitet. Das heißt, man benutzt ein systematisiertes Lese- oder Rechtschreibtraining, wie den Kieler Leseaufbau, oder das Marburger Rechtschreibprogramm oder das rhythmische Syllabieren von Reuter Liehr. Es gibt einen ausgeprägten Streit zwischen den Schulen. Wir haben diese Rechtschreib- und Leseprogramme mit dem basalen Training Warnkes verbunden, nach dem Motto, das eine tun und das andere nicht lassen.

Damit sind wir sehr erfolgreich.

Eine echte Legasthenie oder eine echte Dyskalkulie ist eine sehr hartnäckige Angelegenheit und kann auch manchmal zu einer 2 jährigen Therapie führen. Da man genetische Ursachen vermutet, ist jede Therapie zäh. Gewöhnlich dauern unsere Therapien ein Jahr. Eine klassische LRS, bei der sich keine sensorischen oder motorischen Probleme zeigen, kann oft durch reinen Rechtschreibunterricht verbessert werden.

Lernprobleme auf Grund mangelnder Intelligenz erfordern hohe Sensibilität, um das Kind vor Überforderung zu schützen.

Deshalb kann ein Intelligenztest sinnvoll sein.

Schulbesuche sind Teil der Therapie, auch Elterngespräche oder auch Psychoedukation beim Kind.

Das Feld der Lerntherapie ist weit und jedes Kind verlangt nach einem speziellen Ansatz.

Durch die Mitgliedschaft im Fachverband integrative Lerntherapie bestätigen wir deren Auffassung von einer umfassenden Therapie.

Herz-Raten-Variablitätstraining – HRV

Dezember 5, 2017 by Heinz-Werner Baehr

Wir bieten mit dem HRV Training ein Biofeedbacktraining an, das nachgewiesenermaßen hilft, Stress zu regulieren, Depressionen und Ängste abzubauen und das in der Kombination mit Neurofeedback einen extremen Einfluss auf die „Stress“ Achse hat. Was HRV ist, erkläre ich Ihnen im Folgenden

Ob wir einen schweren Sack tragen müssen, ein stehen gebliebenes Auto schieben, beim Knall einer Tüte einen Schreck bekommen, uns in einer Prüfung konzentrieren – immer reagiert der ganz Körper mit. Jeder weiß aus eigener Erfahrung, dass dann das Herz spürbar zu klopfen, mitunter sogar zu „rasen“ scheint. Was manchen nervös machen kann (das deutliche Pochen in der Brust), ist jedoch eine ganz normale „Anpassungsreaktion“ und Zeichen von Gesundheit. Krank ist man erst dann, wenn sich das Herz nicht mehr „flexibel“ äußeren oder inneren Belastungen (sprich: „Stress“) anpassen kann (Wenn das Herz beim Treppensteigen nicht ausreichend pumpt oder in entspannten Situationen unaufhaltsam rast, dann stimmt etwas nicht mehr).

Bei gesunden (anpassungsfähigen) Menschen arbeitet das Herz wie ein High-Tech-Instrument mit doppelter Funktion: Während es supersensibel und ununterbrochen äußere und innere Signale registriert, reagiert es gleichzeitig und unmittelbar auf die „Messergebnisse“ mit fein abgestimmten Veränderungen („Variationen“) der Herzschlagfolge. Dieses Phänomen nennt man „Herzratenvariabilität“, abgekürzt „HRV“. Manche sprechen auch von „Herzfrequenzvariabilität“. Um dem internationalen Sprachgebrauch („heart rate variability“) Rechnung zu tragen und sprachliches Durcheinander zu vermeiden, wird hier die Bezeichnung Herzratenvariabilität bevorzugt. Die HRV beschreibt also die Fähigkeit des Herzens, den zeitlichen Abstand von einem Herzschlag zum nächsten laufend (belastungsabhängig) zu verändern und sich so flexibel und rasant ständig wechselnden Herausforderungen anzupassen. Damit ist sie ein Maß für die allgemeine Anpassungsfähigkeit („Globalfitness“) eines Organismus an innere und äußere Reize.

Wem dies noch zu abstrakt klingt, dem ermöglicht vielleicht das folgende Bild aus der Technik eine gewisse Vorstellung: Das Herz ähnelt in seiner Leistungsfähigkeit einem Auto mit vielen „Gängen“. Je nach Verkehrssituation (Beschleunigen bei einem Überholmanöver, Abbremsen in einer gefährlichen Kurve oder wenn sich der Abstand zum Vordermann verringert) kann das Auto durch Tritt auf das Gas- bzw. Bremspedal beschleunigt oder verlangsamt werden. Wie gut so etwas gelingt, hängt nicht zuletzt von der Zahl der zur Verfügung stehenden „Gänge“ (Zahnradübersetzungen) ab. Ein Fahrzeug, das nur über die beiden mittleren Gänge (zwei und drei) verfügt, hat weitaus weniger „Variabilität“ in seinen Fahreigenschaften als eines mit vier oder mehr Gängen: Es wird sowohl bei steilen Bergtouren als auch beim schnellen Fahren in der Ebene erhebliche Schwierigkeiten haben.

Ähnlich ist es beim Herzen, wenn dessen HRV eingeschränkt ist. Menschen mit eingeschränkter HRV funktionieren deshalb nur in einem engen Bereich und werden durch größere „Lebensschwankungen“ rasch überfordert. Sie erleben dies als „Stress“, also als Missverhältnis zwischen momentanen Anforderungen („Störsignalen“) einerseits und den zur Verfügung stehenden Bewältigungsmöglichkeiten andererseits.

Menschen, bei denen dies nicht so gut funktioniert, deren HRV also eingeschränkt ist, entwickeln in einem deutlich höheren Prozentsatz über kurz oder lang gravierende Gesundheitsstörungen wie Herzkrankheiten, Depressionen, Neuropathien (Nervenentzündungen), Krebs. Eine ausreichend große HRV scheint also ein Hinweis auf Gesundheit zu sein (insbesondere auf die derzeitige Fähigkeit eines Organismus, angemessen auf dauernd wechselnde innere und äußere Belastungen reagieren zu können). Nach Michael Mück-Weymann ist sie möglicherweise ein „Globalindikator für Schwingungsfähigkeit (Resonanzfähigkeit) und Adaptivität bio-psycho-sozialer Funktionskreise im Austausch zwischen Organismus und Umwelt.“ Nach diesem Konzept würde die HRV wie ein „Puffer“ („Interface“) wirken, der dem Organismus vielfältige Interaktionen mit der inneren und äußeren Umwelt erleichtert (oder in der Techniksprache: Reibungsverluste verringert). Besserungen bei den oben genannten Erkrankungen gehen meist mit Verbesserungen der HRV einher. Interessanterweise sind rein psychotherapeutische Behandlungen in der Lage, die HRV ähnlich gut wie Medikamente zu beeinflussen. Dies überrascht insofern nicht, als die meisten Psychotherapiemethoden darauf abzielen, die Anpassungsfähigkeit von Patienten an innere und äußere Belastungen zu verbessern, indem sie den Patienten mehr Wahlmöglichkeiten eröffnen (zu denken, zu handeln, zu erleben) eröffnen. Selbstverständlich verbessert auch (Ausdauer)Sport die HRV.

Exkurs zur Klarstellung: „Anpassungsfähigkeit“ hat nichts mit „Willenlosigkeit“, „Schleimerei“, „Duckmäusertum“ usw. zu tun. Unser Körper „passt“ sich ständig an (z.B. an Hitze und Kälte, Tag-Nachtrhythmen und vieles mehr), sonst könnten wir nicht überleben. „Anpassung“ kann in zwei Richtungen erfolgen: Wenn man versucht, andere oder anderes sich gleich zu machen, spricht man von „Assimilieren“. Wenn man sich selbst anderen oder anderem anpasst, nennt man dies Adaptieren. Menschen, die über beide Fähigkeiten verfügen, sind vermutlich am erfolgreichsten. Wer nur assimiliert, erscheint anderen leicht als „Diktator“ oder „stur“, wer sich nur adaptiert, wirkt schnell „profillos“ und „ohne Charakter“.

„Variabilität“ ist nicht nur eine Eigenschaft des Herzens, sondern ein Lebensprinzip schlechthin. So findet man beispielsweise bei depressiven Menschen nicht nur eine eingeschränkte HRV, auch die Stimmfunktionen dieser Personen sind weniger variabel, wie neuere Untersuchungen zeigen.

Referenzen

Baevsky RM: Noninvasive methods in space cardiology. J Cardiovasc Diagn Proced 1997; 14 (3) 161-71.

Baevsky RM et al: Autonomic cardiovascular and respiratory control during prolonged spaceflights aboard the International Space Station. J Appl Physiol. 2007;103 (1) 156-61

Hottenrott K: Grundlagen zur Herzfrequenzvariabilität und Anwendungsmöglichkeiten im Sport. In: Hottenrott, K. (Hrsg.) Herzfrequenzvariabilität im Sport. Prävention – Rehabilitation – Training. Czwalina Verlag Hamburg. 2002

Löllgen D, Mück-Weymann M, Beise RD: The deep breathing test: Median based E-I difference is the measure of choice. Muscle Nerve 2009;39:536-44.

Rief W, Birbaumer N: Biofeedback. Grundlagen, Indikationen, Kommunikation, praktisches Vorgehen in der Therapie. 2. Auflage. Schattauer. Stuttgart – New York. 2006

Task Force of the European Society of Cardiology and North American Society of Pacing and Electrophysiology Circ 1996; 93:1043-65.

Weinberg CR, Pfeifer MA: An improved method for measuring heart rate variability: assessment of cardiac autonomic function. Biometrics. 1984;40:855-61.

Warum trainieren wir an zentralen Ableitungspunkten das affektive Netzwerk

November 22, 2017 by Heinz-Werner Baehr

Oberflächenpositionen Fz, Cz, Pz, und/oder an tieferen Central Midline Structures

Die Verhaltensänderung unserer Klienten scheinen mit den mentalen Zuständen während des Neurofeedbacktrainings an zentralen Positionen zusammen zu hängen; also an oder zwischen Fz-Cz-Pz. (Cz ist die meist genutzte Ableitungsposition beim Einkanal Training mit Erwachsenen.) Wenn der Klient beispielsweise einen Teil seines Trainings unter Bewältigung zusätzlicher Aufgaben absolviert, und, zum Beispiel, mehrere Sitzungen hintereinander metakognitive Strategien benutzt, um diese Herausforderungen zu bewältigen, dann werden die bei ihm verstärkten Fähigkeiten Funktionen umfassen, die mit dem exekutiven Netzwerk korrelieren, das an dieser Art von Bewältigungsstrategien beteiligt ist. Tatsächlich messen wir anhaltende Veränderungen des EEG nach einer Neurofeedbacktherapie in akademischen, Aufmerksamkeits- oder IQ Tests. Veränderungen exekutiver Funktionen wurden in breit angelegten Fallstudien nach objektiven Tests vor und nach den absolvierten 40 Neurofeedbacksitzungen bestätigt. Diese Ergebnisse findet man in den Publikationen vieler Forscher und Kliniker. Anstiege der Grundintelligenz um 10 Standardpunkte wurden beispielsweise in vier verschiedenen Studien nachgewiesen. (Linden, 1996; Lubar, 1995; Thompson & Thompson, 1998, 2010).

Bedeutung dieser Pfade zur Produktion des SMR

November 22, 2017 by Heinz-Werner Baehr

SMR (Sense motorischer Rhythmus

Im Neurofeedback wird oft die so genannte SMR Frequenz zwischen 12 und 15 Hz hoch trainiert. Seit Barry Sherman seine Katzen solcherart trainiert einem aggressiven Raketentreibstoff aussetzen konnte, OHNE diese zu töten, woraufhin er seine epileptische Mitarbeiterin mittels eines Trainings dieser Frequenz von der Epilepsie heilen konnte, ist das SMR Training hoch gelobt und hat sich als nützlich, auch zur Therapie von AD(H)S erwiesen. Was aber ist SMR oder warum funktioniert das Training?

In meinem BLOG über die Neurofeedback Forschungen und Erfahrungen von Michael Thompson und Lynda Thompson habe ich Thompsons Begründung bereits gepostet. Sie lautet wie folgt:

Dr. Michael Thompson:

„An diesem Punkt ist es von Interesse, auf die Wahrscheinlichkeit hinzuweisen, dass der senso-motorische Rhythmus (SMR) von No-Go Zuständen der Basal Ganglien stammt und dass das SMR Training die Fähigkeit steigert, willentlich diese No-Go Zustände zu erzeugen. Das stimmt mit der Feststellung (siehe Sterman and Thompson, 2014) überein, dass SMR mit Unbeweglichkeit zusammen hängt und anfänglich beobachtet wurde, wenn Katzen eine vorher erwünschte Reaktion unterdrücken mussten. Die Feststellung (Boulay et al. (2011)), dass die Reaktionszeit bei Go/NoGo Aufgaben die SMR Produktion erhöht (verlangsamte Reaktionszeit während hoher SMR Produktion und kürzere Reaktionszeit bei niedriger SMR Produktion.) sind genau das erwartete Ergebnis, das man bei bei den Reaktionen der Basalganglien bei Go/NoGo Tests auch erwarten würde. Die Behauptung, dass SMR während NO-Go Zuständen produziert wird, stimmt mit der Beobachtung überein, dass die fMRI Aktivität im Striatum während der Produktion von SMR angehoben ist. (Birbaumer, nicht publizierte Resultate, berichtet von Sterman und Thompson, 2014) Da das Striatum als “leise” Struktur bekannt ist, weil zu jeder Zeit nur geringe Anteile der Neuronen aktiv sind, ist es wahrscheinlich, dass diese fMRI Ergebnisse inhibitorische No-Go Prozesse reflektieren, die im Vergleich zu eher fokalen „Go“ Pfaden, eher synchron und über weiten Arealen ausgedehnt sind. (Bullock et al., 2009).

Die Beobachteung, dass das SMR Training im Grunde striatles No-Go Training ist, stimmt mit allem überein, was man über die der SMR Produktion zugrunde liegenden Mechanismen weiß. Der Rhythmus selbst entsteht durch Interaktionen zwischen zwei Neuronenpopulationen innerhalb des Thalamus: inhibitorischen Neuronen im retikularen thalamischen Nukleus (thalamic reticular nucleus (nRT) ) und exzitatorischen thalamocortikalen Neuronen im verntrobasalen Komplex (ventrobasal (VB) complex).

Eine bedeutende Eigenschaft thalamischer Neuronen, deren Funktion einer großen Bandbreite kortikaler Ryhthmen zugrunde liegt, ist die, dass sie, wenn sie stark genug inhibitiert werden, von tonischer Aktivität zum aktiven Feuern übergehen. Im Falle des SMR Rhythmus bedeutet das, dass die erzeugenden Neuronen, wenn sie im verntrobasalen Komplex ausreichend inhibitiert werden, hyperpolarisieren. Sie verlassen den Zustand der Hyperpolarisierung mit einem Burst an Aktivität, der nahegelegene nRT Neuronen erregt. Das führt dazu, dass die VB Neuronen erneut hyperpolarisieren und dass der Zyklus von vorne beginnt. Auf diese Art und Weise wird eine alternierende Aktivität zwischen beiden thalamischen Nuklei in Gang gehalten. Weil VB ebenfalls exzitatorische Projektionen zum primären somatosensorischen Cortex (S1) sendet, führt die oszillatorische Aktivität im VB zu oszillatorischer Aktivität an S1, die mittels des EEG gemessen werden kann. Die thalamocortikalen Osziallationen, die dem SMR Rhythmus zugrunde liegen, sind schon lange bekannt. Weniger klar ist, was den Prozess auslöst, bei willentlich herbeigeführter SMR Produktion. Das zur Erzeugung von SMR notwendige Verhalten wird begleitet von „no go“ Aktivität in den Basalganglien. Interessant ist die Tatsache, dass “no go” Aktivität des indirekten Pfades zum nRT projeziert (Bullock, 2009). An der Baseline sorgt GPe für tonische Inhibition zum nRT. (At baseline, GPe provides tonic inhibition to nRT.) Tatsächlich würde im “no go” Status, der Output des indirekten Pfades GPe Neuronen inhibitieren, und gleichzeitig Neuronen im nRT disinhibitieren. Die deshalb ansteigende Aktivität im nRT kann dann des oben beschriebenen oszillatorischen Prozess initiieren. (also dadurch, dass VB Neuronen ausreichend inhibitiert werden, um sie zu Bursts zu bringen.)

Die gleichen frontal-subkortikalen Schleifen im Hinblick auf Open-Loop Integration

Das Wissen, wie das Gehirn in der Lage ist, den am besten passenden Plan für das Verhalten auszuwählen und zu aktivieren, wird zweifellos das Wissen und das Verstehen der Aktivitätsflusses in frontal-subkortikalen Schleifen umfassen. Mögliche kognitive und andere Aktionspläne werden in den frontalen Arealen generiert, die ein Bestandteil geschlossener Loops sind, die in den vorhergehenden Diagrammen über Schaltungen des Gehirns bereits dargestellt wurden. Die Schleife (Loop) ist geschlossen, wenn Projektionen vom Thalamus das “go” Signal zurück zu den frontalen Regionen befördert haben, die es ursprünglich erzeugten. Die offenen Schleifenergänzungen zu jeder Schaltung können als Träger contextualer Information betrachtet werden. Diese Schaltungen sind manchmal begleitet von “go“ Signalen mit gleichem Einfluss aus offene und geschlossene Schleifen, um Wege zu ermöglichen, auf denen die Basalganglien weite Areale des Cortex koordinieren können um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen.

Ein motorisches Netzwerk

Motorische Pläne vom suplementären motorischen Kortex, die mit Statusinformationen zur Motorik vom primären motorischen und somatosensorischen Kortex im Putamen stammen, siegreichen „Go“ Signalen, die zum ventrolateralen und ventroanteriorem Thalamus gelangen und wieder zurück zum suplementären motorischen Kortex.

Um ein Beispiel zu geben: im motorischen Netzwerk werden supplementäre motorisch kortikale Pläne (BAs 6,8) und Informationen zum momentanen Status des motorischen Systems zusammenkommen, die vom arcuate prämotorischen Kortex (BA 8), dem primären motorischen Areal (BA 4) und sensomotorischen Kortices (BAs 3,1,2) stammen, um die bestmögliche Aktion einzuleiten, unter Berücksichtigung des momentanen motorischen Zustandes. Neuronen von all diesen, funktional bezogenen, kortikalen Arealen werden zu den teilweise überlappenden Populationen der striatalen medium spiny Neuronen (MSNs) im Putamen projezieren. Hierbei ist es von Bedeutung, dass man sich klar macht, dass eine Bündelung von Inputs, die von einer großen Zahl Cortikaler Neuronen stammen, zu einer erheblich kleineren Anzahl von MSNs erfolgt. Tatsächlich ist jedes MSN dazu bestimmt, 10000 afferente Inputs von unterschiedlichen kortikalen Arealen gleichzeitig aufzunehmen. (Lawrence, 1998).

Die erzwungene Vermischung der Inputs aus den unterschiedlichsten kortikalen Arealen auf dieselben MSN (Medium spiny Neuronen) macht die MSNs zu den geeigneten Regionen, Muster, die von Lernprozessen, – durch zuvor erfolgtes verstärkendes Lernen – darüber, welcher Plan, der gesammelten Informationen über den laufenden Prozess (sowohl von closed- und open looped Arealen stammend) zum erfolgreichen Abschluss der geeignetste ist, generieren Die MSN, die die beste Kombination von Plan, Kontext und Zielen erhalten, werden die aktivsten Regionen sein, die zur Ausführung des Handlungsplan führen. ( Durch den Durchfluss des Circuits durch den GPi und den Thalamus, wie oben bereits beschrieben.) Zur gleichen Zeit führt seine hohe AKTIVIERUNG zur Inhibition anderer MSNs (durch laterale Inhibition), was dazu führt, dass weniger geeignete Handlungspläne für die anliegende Situation nicht ausgeführt werden..

Ein räumliches Netzwerk

Spatial (räumliche) Information bewegt sich von posterioren parietalen und dorsolateralen präfrontalen Regionen zum Kopf des Caudate, zur internen GP/Substantia Nigra, Pars Reticulata, dann zum ventroanterioren und mediodorsalen Thalamus und zurück zum Kortex

Lawrence et al. (1998) beschrieben die originalen Circuits so, dass verschiedene Teile des lateralen präfrontalen Kortex hervorgehoben wurden. Der eher dorsale Teil, der als dorsolateraler präfrontaler Kortex beschrieben wird (DLPFC), besteht aus BA 9 und den dorsalen Aspekten der BAs 10 und 46. Der DLPFC Circuit erhält räumliche Informationen vom posterioren parietalen Kortex (PPC BA 7) und ist bekannterweise beteiligt am räumlichen Arbeitsgedächtnis, etwa der Fähigkeit, einen bestimmten Ort im Gedächtnis zu behalten, wenn der Hinweisreiz für diesen Ort verschwindet. Angemerkt werden muss, dass der PPC Teil des visuellen “Wo” Streams ist. (Der „Was“Stream liegt mehr ventral und beinhaltet den ventro-lateralen prestratiate Kortex (Teile der BAs 18,19) und des inferioren temporal Kortex.

Eher ventral Teile der BAs 10 und 46 werden ventrolateraler präfrontaler Kortex (VLPFC) genannt. Dieser Circuit erhält Objekt Informationen von inferioren und superioren temporalen Gyri(IT BA20 und ST BA22) und ist beteiligt am Arbeitsgedächtnis für Objekte. Anmerkung: dieser Teil des „Was“ visuellen Streams (Pfads) ist beteiligt am Erkennen von Objekten.

Ein visuelles Netzwerk

Visuelle Information von inferioren und superioren temporalen Regionen begegnen ventrolateralen präfrontalen Inputs am Schwanz des Caudate, dann folgen siegreichen Outputs zur internen GP/Substantia Nigra, Pars Reticulata, dann zum ventro-anterioren und mediodorsalen Thalamus, dann zurück zum VLPC

Lawrence et al. (1998) modifizierten die Vorstellung über die originalen Circuits, indem sie den lateralen präfrontalen Kortex aufteilten, in den eben beschriebenen VLPFC und den orbitofrontalen Kortex (OFC). Sie fügten orbitofrontale und anterior cinguläre Cortices zu einem affektiven Netzwerk zusammen, dem sie bekannte und wichtige Inputs aus der Amygdala, des Hippocampus und entorhinalen Regionen hinzugesellten.

Affektives Netzwerk

Affektive Informationen von orbitofrontalen und anterioren cingulären Regionen treffen auf Informationen vom Hippocampus, entorhinalen Regionen und der Amygdala im Nukleus Accumbens, dann folgen siegreiche Outputs zum ventralen Pallidum, zum medialen dorsalen Thalamus, dann zurück zu orbitofrontalen und anterior cingulären Regionen, um Stimmung und emotionale Regionen zu kontrollieren.“

Mit anderen Worten: durch SMR Training bahnen wir langsameren Entscheidungen und Bewertungen den Weg. Das Gehirn scheint sich zwischen schnellen, ungenauen und flüchtigen, also UNANGEPASSTEN Reaktionen und langsamen, angepassten Reaktionen entscheiden zu müssen, wobei die langsameren Pfade, die mehr Pläne verwerfen und zielgenauer operieren, durch SMR Training gestärkt werden. Was die zunehmende Besonnenheit beim SMR Training erklärt, die der Proband zeigt. Ich persönlich halte es für möglich, dass es einen direkten Einfluss auf das Belohnungssystem geben muss, denn die VORSTELLUNG im Hirn des Probanden, geliebt und erfolgreich zu sein, also ruhiges Selbstbewusstsein bereits zu besitzen, erhöht meiner Erfahrung nach die SMR Produktion augenblicklich.