Ereignisbezogene Desynchronisation und die Wahl des Alpha-Frequenzbandes zur Quantifizierung kortikaler Prä- und Poststimulus-Aktivierung

Summary

The amount of event-related decrease of increase in α-band power is termed „Event-Related Desynchronization” or ERD. In this study, ERD is used as an index of cortical activation, which not only can be applied to monitor poststimulus but prestimulus processes as well. Usually, ERD is analyzed within a fixed range of α-frequency, typically within a range of 8-12 Hz.

α-frequcncy, however, shows a considerable between subject variation, even in a sample of subjects with comparable age. the purpose of this study, thus is to show as to how the range of α-frequency affects the calculation of ERD. Two different methodological approaches were compared. First, ERD was calculated within a fixed range of 8-12 Hz. Second, ERD was calculated within an individual range, which was adjusted to the individually determined α-frequency of each subject. A sample often right handed subjects participated in an episodic memory experiment, in which target words, shown in a earlier session of the experiment, were to be identified. A time span of 375 ms preceding and following the presentation of a word was defined as the „pre-” and „poststimulus” interval. EEG-signals were recorded unipolarly from 29 leads. The results show a rather localized increase of ERD in the poststimulus interval. In the prestimulus interval on the other hand, the average magnitude of ERD is much lower and the topographical distribution less localized. Most importantly, however, when comparing the two methods of analyzing ERD, those ERD-values calculated within an individually determined α-band, are superior in order to differentiate between the pre- and poststimulus interval.

Zusammenfassung

Kortikale Aktivität geht immer mit charakteristischen Veränderungen verschiedener EEG-Parameter einher. In der vorliegenden Arbeit wurde die ereignisbezogene Desynchronisation im α-Band als Maß zur Quantifizierung kortikaler Prä- und Poststimulus-Aktivierung verwendet. Es wird versucht, durch eine individuelle Wahl der Grenzen des α-Frequenzbereiches, eine methodisch adäquate - und gegenüber einem fix definierten α-Frequenzband verbesserte - Auswertungsstrategic zu erlangen. Das Experiment, an dem zehn rechtshändige Versuchspersonen teilnahmen, besteht aus einer episodischen Gedächtnisaufgabe mit visuell dargebotenen, verbalen Stimuli. Die EEG-Signale wurden unipolar mit 29 Kanälen abgeleitet und innerhalb des fixen und individuellen α-Frequenzbereiches für je ein oberes und unteres Frequenzband getrennt analysiert. Das zentrale Ergebnis bezieht sich auf den statistischen Vergleich zwischen den Resultaten aus den fix und aus den individuell definierten α-Frequenzbändern. Hier zeigt sich, daß im Vergleich zu einem fix definierten α-Frequenzband, die individuelle Auswertungsmethode die Effekte der kortikalen Prä- und Poststimulus-Aktivität wesentlich deutlicher zum Ausdruck bringt.

Weiters ergeben sich Hinweise darauf, daß unabhängig von der fixen versus individuellen Auswertungsstrategic Faktoren wie Aufmerksamkeit und Erwartung, die einem Ereignis vorangehen, durch höhere Werte der ereignisbezogenen Desynchronisation im unteren Frequenzbereich reflektiert werden. Umgekehrt zeigt sich im oberen Frequenzband eine streng lokalisierte Zunahme der ereignisbezogenen Desynchronisation durch stimulusbezogene kognitive Aktivität als direkte Reaktion auf einen Reiz.

Key words

EEG-Mapping - Event-related desynchronisation - Alpha frequency - Pre- and poststimidusprocesses