Neurofeedback - eine umfassende Darstellung

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Grundprinzipien des biologischen Feedbacks

Beim Neurofeedback und Biofeedback treffen Bewusstsein und Unterbewusstsein aufeinander. Wir versuchen willentlich Prozesse zu beeinflussen, die im Normalfall unbewusst von unserem Gehirn geregelt werden. Ein Beispiel: Versuchen Sie einmal bewusst einen langsameren Herzschlag zu provozieren. Dies wird Ihnen ohne Hilfsmittel nur sehr schwer gelingen. Wenn Sie jedoch Ihren Herzschlag ständig wahrnehmen z.B. durch einen deutlichen Ton, dann kann die Beeinflussung innerhalb weniger Stunden erlernt werden. Der Pionier des Biofeedbacks Elmar Green machte schon in den 70er Jahren folgende Feststellungen:
  • Jede neurophysiologische (durch Nerven bedingte) Funktion eines Menschen, dazu gehört z.B. die Atmung und der Puls wird vom Gehirn aus gesteuert. Erhält der Anwender ein Feedback, also eine durch elektronische Geräte verstärkte Rückmeldung, können diese Funktionen beeinflusst werden.
     
  • Jede Veränderung im physiologischen Zustand geht mit einer bewussten oder unbewussten Veränderung im geistig-emotionalen Bereich einher. Umgekehrt wird auch jede bewusste oder unbewusste Veränderung im geistig emotionalen Bereich von einer entsprechenden Änderung im physiologischen Bereich begleitet.
Man muss sich einer Sache bewusst sein, ehe man sie verändern und kontrollieren kann. Elmar Green, 1977

Gehirnwellen und Neurofeedback

Die Biosignale, welche wir beim Neurofeedback messen, sind die Gehirnwellen. Die Gehirnwellen sind ein besonders interessanter und komplexer physiologischer Parameter, der eine Menge Aussagen machen kann, jedoch auch nicht überschätzt werden sollte. In der Neurologie ist das EEG nach wie vor eines der wichtigsten Diagnosemittel. Wir gehen jedoch beim Neurofeedback davon aus, dass bereits eine Diagnose vorliegt (z.B. ADHS), auf welche dann im Neurofeedbacktraining eingewirkt werden kann.

Bei Gehirnwellenmessungen muss u.a. beachtet werden:
  • Wo wird gemessen? (frontal, zentral, parietal, links, rechts);
  • Wie wird gemessen? (monopolar, bipolar, 1-Kanal, 2-Kanal);
  • Wann wird gemessen? (nach starker Anstrengung, in Ruhe, im Schlaf)
Je nachdem variieren die Messungen beträchtlich.

Bei Neurofeedbackanwendungen bestehen verschiedene Möglichkeiten auf die Gehirnwellen einzuwirken. Dies hängt vorallem davon ab, welche Zielvorstellungen mit positivem oder negativem Feedback belegt werden. Betrachten wir die wichtigsten Parameter der Gehirnwellen:

Amplitude und Frequenz.
Rohsignal
Hier sehen wir ein Rohsignal im EEG:
(Screenshot aus unserer Software "MindStream")

Wir erkennen den Zeitraum von etwa einer Sekunde (16-17) auf der X-Achse und eine Amplitude im Bereich von -20 bis +20 µV auf der Y-Achse. Doch wie wir sehen ist keine klare Frequenz zu erkennen. Vielmehr überlagern sich im Rohsignal die unterschiedlichsten Frequenzanteile. Wir sehen große "Hügel", die langsame Frequenzanteile darstellen und kleine "Hügel", die schnelle Frequenzanteile darstellen. Im Frequenzbereich von wenigen Hz bis 20-30 Hz ist alles vertreten.

FFT AnalyseUm die Frequenzanteile im EEG besser beurteilen zu können, bedient man sich einer mathematischen Methode, der "Fourier-Transformation" (nach dem Mathematiker Jean Baptiste Joseph Fourier, 1822). Hierbei werden die Frequenzanteile errechnet und meist in Balkenform, so auch in unserer Software dargestellt:

Der Ausschlag der Balken zeigt die Amplitude im jeweiligen Frequenzbereich. Auf den Balken geben die Zahlen die Frequenz in Hz an, am Rand erkennt man die Amplitude in µV.

Die Farben lassen die Frequenzbänder erkennen: Rosa für Deltawellen, Lila für Thetawellen, Grün für Alphawellen, Gelb für niedrige Betawellen, Orange für mittlere Betawellen und Rot für hohe Betawellen.

Wir sehen einige Peaks (Frequenzspitzen) z.B. bei 2, 5 und 12 Hz. Peaks im Deltabereich sind im Wach-EEG immer Muskelartefakte und bleiben unberücksichtigt. Theta, Alpha und Betawellen sind die für Neurofeedback interessanten Frequenzbereiche.






Training von Gehirnwellen

Neurofeedback Regelkreis
Dieser Regelkreis beschreibt das Prinzip des Neurofeedbacks mit unserem NeuroMaster 4 (ehemals MindMaster® EEG) und der Software MindStream und Mindifeld BioEra.

Was können wir nun beim Neurofeedbacktraining verändern?

Wir können:
  • Die Amplitude in einer Frequenz oder einem Frequenzband trainieren zu erhöhen oder zu erniedrigen
     
  • Amplituden versuchen zu verschieben von einem Frequenzbereich zum anderen
     
  • Das Verhältnis von Amplituden in einem Frequenzbereich zu Amplituden in einem anderen Frequenzbereich verändern

Wie wir sehen liegt unser Augenmerk hauptsächlich auf der Amplitude und darauf wo große Amplituden vorherrschen. Was bedeutet jedoch eine hohe Amplitude in einem Bereich von beispielsweise 8-12 Hz? Dies bedeutet das Millionen von Neuronen mit einer Geschwindigkeit von eben diesen 8-12 Hz synchron miteinander kommunizieren. Synchron ist das Zauberwort, denn nur wenn dies synchron erfolgt summieren sich die Potentiale auf und erzeugen im EEG eine hohe Amplitude. Wir trainieren also in diesem Fall eine Synchronität der Gehirnaktivität im Alpha-Bereich. Viele wissenschaftliche Studien zeigen, dass damit erhöhte kognitive Leistungsfähigkeit einhergeht. Diese Tatsache ist gut nachzuvollziehen wenn man sich vorstellt, dass alle Neuronen sozusagen gemeinsam an einem Strang gleichzeitig ziehen und damit mehr Leistungsfähigkeit entsteht.

Wir können also Synchronitäten trainieren und verstärkt erzeugen, indem wir ein positives Feedback geben, sobald eine Erhöhung der Amplitude im gewünschten Bereich gemessen wird. In manchen Situationen kann es jedoch auch sinnvoll sein gerade keine Synchronität zu schaffen, dazu finden Sie mehr Informationen in den einzelnen Anwendungsbereichen von Neurofeedback.

Oftmals wird auch ein ungünstiges Verhältnis von den Amplituden in einem Frequenzbereich zu den Amplituden in einem anderen Frequenzbereich durch Training verbessert. Dazu verwendet man in unserer Software logische Verknüpfungen. So kann ein positives Feedback nur dann erfolgen, wenn z.B. mehr Betawellen UND gleichzeitig weniger Thetawellen erzeugt werden. Mit "mehr" oder "weniger" wird oftmals eine höhere oder geringere Amplitude bezeichnet.

Die Möglichkeiten beim Neurofeedback auf die Amplituden und ihr Vorkommen in unterschiedlichsten Frequenzbereichen einzuwirken sind äußerst vielfältig, diese Seite sollte Ihnen darüber einen kleinen Eindruck vermitteln.