Hands on Neuroscience

Wie Studierende die Werkzeuge der Neurowissenschaften kennenlernen.

Das Institut für Psychologie hat eine vertiefende forschungsorientierte Lehrveranstaltung etabliert, in der Studierende frühzeitig Messgeräte in die Hand bekommen, um sich mit Methoden der klinischen und kognitiven Neurowissenschaften vertraut zu machen. In Laborübungen führen die Studierenden selbstständig psychophysiologische Messungen durch. Bei Exkursionen, in Hands-On-Sessions und klassischen Seminarsitzungen erlernen die Studierenden im Laufe von drei Lehrveranstaltungen auch fortgeschrittene Methoden der Neurowissenschaften kennen.

Text: Dr. Christian Wiesner
(Projektleiter)

Die zwei Seiten der Neurowissenschaften

Die Funktionen des menschlichen Gehirns – zentrales Thema der Neurowissenschaften – faszinieren nicht nur Studierende, sondern auch interessierte Laien. Die Ergebnisse der Gehirnforschung verkaufen sich praktisch von selbst, wie die erfolgreiche Zeitschrift „Gehirn und Geist“ dokumentiert.

Ganz anders sieht es mit den Werkzeugen der Gehirnforschung aus: Moderne neurowissenschaftliche Forschungsmethoden setzen nicht nur Grundkenntnisse in Anatomie und Physiologie voraus, sondern auch Kenntnisse in eher trockenen Fächern wie Mathematik, Informatik und Physik. Das schreckt manche Studierende davon ab, sich mit Techniken wie Elektroencephalographie und funktioneller Magnetresonanztomographie vertraut zu machen und sie in Klinik und Forschung einzusetzen.

Psychophysiologie – körperliche Indikatoren psychischen Geschehens

Die klassische Psychophysiologie markiert die Anfänge der Neurowissenschaften und stellt auch heute noch ein breites Repertoire an Messmethoden bereit, die in Forschung und in klinischer Praxis eingesetzt werden. Die Leitfragen sind: Wie wirken sich Wahrnehmung, Emotionen, Kognitionen und verschiedene Bewusstseinszustände auf körperliche Vorgänge aus? Wie können wir aus körperlichen Reaktionen Rückschlüsse auf diese psychischen Vorgänge ziehen?

In Hands-On-Sessions lernen die Studierenden, psychophysiologische Messungen durchzuführen, auszuwerten und zu interpretieren. Im Labor messen sie zum Beispiel mit der Elektromyographie (EMG), wie sich die Muskelaktivität bei Anspannung und Entspannung verändert. Mit der Elektrookulographie (EOG) erfassen sie bestimmte Muster von Augenbewegungen, wie sie im Wachzustand beim Lesen, beim Verfolgen eines bewegten Objektes oder auch im Schlaf auftreten. Mit der Elektromyographie (EEG) messen sie, wie sich die Gehirnaktivität bei verschiedenen Aktiviertheitszuständen oder bei der Verarbeitung von Reizen verändert. In Background-Sessions vertiefen die Studierenden die theoretischen Grundlagen psychophysiologischer Messungen.

Klinische Neurowissenschaft – Anwendung in Diagnostik und Therapie

Neurowissenschaft wäre nicht so spannend, wenn man sie nicht anwenden könnte. Die klinische Neurowissenschaft nutzt psychophysiologische Messmethoden für Diagnostik, Therapie und Forschung. Leitfragen sind beispielsweise:

Wie kann man Schlaf objektiv messen? Jeder Mensch muss schlafen. Aber Schlaf objektiv zu messen, ist gar nicht mal so einfach. Die Polysomnographie kombiniert die zuvor gelernten Methoden (EMG, EOG, EEG), um Schlafstadien zu bestimmen und Schlafstörungen zu diagnostizieren. Dies geschieht meist in einem speziell ausgerüsteten Schlaflabor.

Wie kann man Spannungskopfschmerz lindern? Patienten mit Spannungkopfschmerz leiden oft unter Verspannungen der Nackenmuskulatur. Beim Biofeedback wird die Muskelaktivität gemessen und dem Patienten auf einem Monitor visuell zurückgemeldet. Durch Lernen am Erfolg kann der Patient die Fähigkeit erwerben, die Muskelspannung zu regulieren, den Nacken zu entspannen und so Linderung erfahren.

Wie kann man die Wirkung einer Angsttherapie prüfen? Jeder kennt das Phänomen vom Krimi schauen: Wenn man angespannt und ängstlich ist, erschreckt man sich leichter als wenn man entspannt und ruhig ist. Den Schreckreflex kann man objektiv messen und nutzen, um festzustellen, wie ängstlich ein Patient vor und nach Behandlung einer Angststörung ist.

Die Studierenden lernen bei einer Exkursion ins Schlaflabor, bei Hands-OnSessions im Labor und in Background-Sessions wie sie psychophysiologische Messmethoden bei verschiedenen Fragestellungen anwenden können.

Forschung in der kognitiven Neurowissenschaft – Gehirn verstehen

Wie schafft es das Gehirn, dass wir uns Dinge über Jahrzehnte merken können, dass wir in Bruchteilen von Sekunden Entscheidungen treffen können oder dass wir komplizierte Dinge wie die Erforschung des Gehirns verstehen können? Um diese komplexen Fragen zu beantworten, muss man zunächst einfachere Fragen beantworten können: Was, wann und wo?

Was? Der erste Schritt bei der neurowissenschaftlichen Untersuchung einer kognitiven Funktion ist die Beschäftigung mit den psychologischen Theorien und Forschungsergebnissen zu dieser Funktion. Wenn man nicht weiß, was man im Gehirn sucht, wird man es auch nicht finden. Die Entwicklung geeigneter Aufgaben zur Untersuchung von Hirnfunktionen ist daher ein wichtiger Lernschritt für Studierende.

Wann? Mit ereigniskorrelierten Hirnpotenzialen (ERP) kann man die elektrische Aktivität des Gehirns während der Bearbeitung kognitiver Aufgaben auf die Millisekunde genau messen. So kann man beispielsweise auch feststellen, bei welchen Verarbeitungsschritten Patienten mit bestimmten psychischen Störungen Probleme haben.

Wo? Mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) kann man auf den Millimeter genau messen, welche Hirnareale bei einer kognitiven Aufgabe aktiv sind und wie verschiedene Hirnareal in einem Netzwerk zusammenarbeiten. Bei psychischen Störungen zeigen sich hier oft spezifische Auffälligkeiten, die uns helfen, die veränderten neuropsychologischen Prozesse besser zu verstehen.

Von „Was? Wann? Wo?“ zum „Wie?“

Im Modul „forschungsorientierte Vertiefung“ arbeiten sich die Studierenden von einfachen psychophysiologischen Messungen zur Königsklasse der Neurowissenschaft vor: Am Ende können sie Studien mit ERP und fMRT nicht nur besser verstehen und kritisieren, sondern auch selbst solche Studien planen, programmieren, durchführen, auswerten und interpretieren. Gehirn verstehen ist das Ziel. Neurowissenschaftliche Methoden sind der Weg.

gefördert durch den PerLe-Fonds für Lehrinnovation

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