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Synchronization of neuronal activity in the gamma frequency range as possible solution to the binding problem
an EEG biofeedback study
Hubert Simader
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Psychologie
Betreuer*in
Herbert Bauer
DOI
10.25365/thesis.30346
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29774.69842.471059-1
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das Bindungsproblem beschäftigt sich mit der Kombination und Integration der verteilten Netzwerke in unserem Gehirn. Neuronale Phasen-Synchronisation im Gamma-Frequenz-Bereich ist die vermutete zugrunde liegende Lösung dafür. Dieser Theorie nach entsteht die Bildung von neuronalen Zellgruppen durch das synchrone feuern der zugehörigen Neuronen. Dies geschieht in einem Zeitrahmen von wenigen Millisekunden. Die vorliegende Studie untersuchte, ob die teilnehmenden Versuchspersonen aktive Kontrolle über Synchronisation im Gamma-Frequenz-Bereich erlangen können. Um dies zu testen, wurde ein Biofeedback-Design verwendet. Mittels EEG wurden die Gehirnsignale von insgesamt 20 gesunden Probanden aufgezeichnet. Zwischen zwei Elektroden wurde die Synchronisation in Echtzeit gemessen und unmittelbar an die Teilnehmer rückgemeldet. Zur Berechnung der Synchronisation wurde eine Korrelation verwendet. Als Feedback an die Versuchsteilnehmer diente ein Smiley, präsentiert auf einem Bildschirm und die Teilnehmer wurden instruiert, diesen möglichst „glücklich“ zu machen. Die Ergebnisse zeigen relativ klar, dass die Teilnehmer keine Kontrolle über Synchronisation erzielen konnten. Die Korrelationen blieben während des gesamten Experiments unverändert. Keiner der Teilnehmer konnte eine Strategie zur Kontrolle der Smileys berichten. Kritisch ist allerdings anzumerken, dass das gewählte Design von langer Dauer und daher auch mit hoher Anstrengung verbunden war. Dies könnte zu Motivationsproblemen geführt haben. Zudem wurde das Training an einem einzigen Tag durchgeführt, wobei EEG-Biofeedback in der Regel deutlich mehr Zeit benötigt. Obwohl die vorliegende Studie die Theorie von Phasen-Synchronisation im Gamma-Frequenz-Bereich als Lösung für das Bindungsproblem nicht bestätigen konnte, ist die funktionelle Relevanz von diesem Phänomen weiterhin ungeklärt und erfordert zusätzliche Untersuchungen.
Abstract
(Englisch)
The binding problem deals with combination and integration of distributed network activities in our brain. Synchronization of neuronal activity in the gamma frequency range is the supposed underlying mechanism for this. The theory states the formation of assemblies through synchronous (in-cycle) firing of cortical neurons with a precision in the millisecond range. The present study examined if human subjects are able to gain control on synchronization in the gamma frequency range. To test this, an EEG biofeedback design was applied. EEG signals from the scalp were recorded from 20 healthy subjects. Between two electrodes, synchronization was calculated online and reported back to the clients in real-time. Synchronization was calculated with a simple correlation. Feedback was presented through a smiley on a screen and the participants were instructed to make the smiley as happy as possible. The obtained results clearly show that participants have not been able to gain control over synchronization. The correlations did not change during the experiment. None of the participants could report a successful strategy to manage this. On a critical view, the chosen design was very strenuous for the participants, suggesting some problems in motivation. Additionally, the training consisted of one session only but EEG biofeedback usually needs more to achieve success. Although this study could not provide support for the theory of gamma synchronization, the functional relevance of this phenomenon requires some further examination.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Synchronization gamma frequency binding problem EEG biofeedback correlation
Schlagwörter
(Deutsch)
Synchronisation Gamma-Frequenz Bindungsproblem EEG Biofeedback Korrelation
Autor*innen
Hubert Simader
Haupttitel (Englisch)
Synchronization of neuronal activity in the gamma frequency range as possible solution to the binding problem
Hauptuntertitel (Englisch)
an EEG biofeedback study
Paralleltitel (Deutsch)
Synchronisation von neuronaler Aktivität im Gamma-Frequenz-Bereich als mögliche Lösung für das Bindungsproblem ; eine EEG-Biofeedback Studie
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
130 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Claus Lamm
Klassifikation
77 Psychologie > 77.05 Experimentelle Psychologie
AC Nummer
AC11167277
Utheses ID
27052
Studienkennzahl
UA | 298 | | |