IIn neun Kapiteln liefert dieser Band einen umfassenden und aktuellen Überblick über die biologischen Grundlagen und Methoden des psychophysiologischen Forschungsansatzes. Namhafte Experten referieren zu den wichtigsten Signaltypen (Hirnaktivität, Herz-Kreislauf-Aktivität, Atmung, Okulomotorik, elektrodermale Aktivität, Muskelaktivität) sowie zu speziellen methodischen Themen (Biosignalanalyse, Versuchsplanung und Kennwertbildung, ambulantes Monitoring). Der Band stellt ein Referenzwerk für Fachwissenschaftler, fortgeschrittene Studierende und Doktoranden aus Psychologie und Medizin dar.
/ AUS DEM INHALT: / / / 1Kapitel: Grundlagen psychophysiologischer Methodik
Von Gerhard Stemmler
1 Theoretische Grundlagen 1
1.1 Psychophysiologie - ein psychologisches Domaine-Programm? 2
1.2 Konstrukte und Assessmentmodelle 5
1.2.1 Konstrukte 5
1.2.2 Assessmentmodelle 6
1.2.3 Konstruktvalidierung 10
1.3 Zur Rolle der Psychophysiologie in Konzepten der Reiz-Reaktion
Mediation 12
1.3.1 Reiz-Reaktion Mediation in ausgesuchten psychophysiologi-
schen Forschungsprogrammen 12
1.3.2 Ein Modell der Reiz-Reaktion Mediation 14
1.4 Aktivierung 17
1.4.1 Aktivierung als physiologisches Konstrukt 17
1.4.2 Das "Kovariationsproblem" 19
1.4.3 Erklärungen des "Kovariationsproblems" 19
1.4.4 Konsequenzen aus dem Kovariationsproblem für die Messung
von Aktivierung 22
2 Elemente psychophysiologischer Methodik 24
2.1 Kennwerte physiologischer Reaktionen 24
2.1.1 Reaktionsmeßwerte und implizierte Meßmodelle 24
2.1.2 Psychometrische Eigenschaften des Differenzwerts 29
2.1.3 Ausgangswerteabhängigkeiten und das Wildersche Ausgangs-
wertegesetz 35
2.2 Spezifitäten 40
2.2.1 Formen der Spezifität 40
2.2.2 Methoden der Spezifitätsanalyse 42
2.3 Kovarianzzerlegung 45
3 Psychometrische Aspekte psychophysiologischer Untersuchungen 49
3.1 Quellen von Meßfehlern und anderer irrelevanter Varianz 50
3.2 Trends und die Definition von Ausgangswerten 52
3.3 Artefakte und Ausreißer 56
3.4 Reliabilität physiologischer Messungen 59 /
XII Inhaltsverzeichnis / 3.4.1 Einflußfaktoren auf die Reliabilität/Stabilität 59
3.4.2 Die Untersuchung der Stabilität physiologischer Variablen 61
3.5 Generalisierbarkeit Labor-Feld 65
Literatur 66 / 2Kapitel: Biosignalanalyse
Von Rolf Weitkunat
1 Grundlagen der digitalen Signalverarbeitung 85
1.1 Signal und Information 86
1.2 Vom Analog- zum Digitalsignal 89
1.3 Technische und methodische Aspekte der A/D-Umsetzung 93
2 Zeitbereichsanalyse 97
2.1 Aufbereitung und Vorverarbeitung 98
2.2 Statistische Signalverarbeitung im Zeitbereich 109
3 Frequenzbereichsanalyse 120
3.1 Übergang zum Frequenzbereich 121
3.2 Signalverarbeitung im Frequenzbereich 134
4 Spezielle Analyseverfahren 149
4.1 Multivariate Analyse 149
4.2 Topographische Analyse 154
4.3 Weitere Verfahren 162
Literatur 172 / 3Kapitel: Physiologische Grundlagen und
Psychophysiologische Meßmethoden der Hirnaktivität
Von Thomas Elbert, Markus Junghöfer, Brigitte Rockstroh
und Walton TRoth
1 Einfuhrung 179
2 Bildgebende Verfahren zur Untersuchung des Gehirns 184
2.1 Die Röntgen-Computertomographie (CT) 184
2.2 Die Single-Photon-Emissions-Tomographie (SPECT) 185
2.3 Die Positronenemissionstomographie (PET) 185
2.4 Die Magnetresonanz- oder Kernspintomographie (MRT) 188
2.5 Die TMS (transkranielle Magnetstimulation) 192
2.6 Bei der Rheoenzephalographie 192
2.7 Optische Methoden 192 /
Inhaltsverzeichnis XIII / 3 Die Erfassung dynamischer Gehirnaktivität mittels EEG und M E G 193
3.1 Physiologische Grundlagen der Entstehung von EEG und M E G 193
3.2 EEG-Ableitung 198
3.3 MEG-Ableitung 201
3.4 Signalanalyse von EEG und M E G 205
3.5 Signalanalyse Ereigniskorrelierter Aktivität 210
3.6 Quellenmodellierung mittels EEG, M E G und M R T 221
3.7 Perspektiven 230
Literatur 231 / 4Kapitel: Physiologische Grundlagen,
Meßmethoden und Indikatorfunktion der
okulomotorischen Aktivität
Von Niels Galley / 1 Okulomotorik und Psychologie 237
2 Bulbusbewegungen 240
2.1 Sakkaden 246
2.2 Augengleitbewegungen 255
2.2.1 Augenfolgebewegungen 257
2.2.2 Optokinetischer Nystagmus 259
2.2.3 Vestibulärer Nystagmus 260
2.2.4 Vergenzbewegungen 260
2.2.5 Drift, Glissaden 263
2.3 Tremor 264
2.4 Meßmethodik für Drehbewegungen des Bulbus 264
2.4.1 Fragestellung und Augenbewegungsregistriermethode 264
2.4.2 Elektrookulogramm (EOG) 267
2.4.3 Infrarot-Limbustracker 268
2.4.4 Indirekte Cornealreflektrometrie 269
2.4.5 Direkte Cornealreflektometrie 270
2.4.6 Spulen-Haftgläser (Scleral coil) 271
2.4.7 Purkinje-Eye-Tracker 271
2.5 Augenbewegungsparameter als Indikatoren psychologischer
Konstrukte 272
2.5.1 Sakkadengeschwindigkeit als Aktivierungsindikator 272
2.5.2 Sakkadenlatenz bzwFixationsdauer als Maß der kognitiven
Schwierigkeit einer Aufgabe 273
2.5-3 Sakkadierung einer Augenfolgebewegung als Aufmerksamkeits-
defizit 274
3 Lidbewegungen und Lidstellung 280
3.1 Phänomenologie und Physiologie des Lidschlags 281
3.2 Meßmethodik 283 /
XIV Inhaltsverzeichnis / 3.3 Indikatoren 284
3.3.1 Lidschlagrate 284
3.3.2 Lidschlagamplitude, -dauer, -geschwindigkeit 286
4 Pupillenbewegungen 288
4.1 Phänomenologie und Physiologie der Pupillenbewegung 288
4.2 Meßmethodik 291
4.3 Indikatoren 291
5 Linsenbewegungen und Linsenstellung 292
5.1 Phänomenolohie und Physiologhie 294
5.2 Meßmethodik 296
5.3 Indikatoren 296
6 Indikatorfunktion okulomotorischer Parameter - Ein Ausblick 297
Literatur 299 / 5Kapitel: Physiologische Grundlagen und Meßmethoden
der Herz-Kreislaufaktivität
Von Jochen Fahrenberg / 1 Physiologische Grundlagen 317
1.1 Systemische Sichtweise 317
1.2 Ebenen der kardiovaskulären Regulation 320
1.2.1 Neuronale Kontrollsysteme 320
1.2.2 Neokortikale Ebene 321
1.2.3 Limbisches Vorderhirn und Mesenzephalon 322
1.2.4 Pontine und medulläre Ebene 325
1.2.5 Spinale Ebene, prä- und postganglionäre Neurone 328
1.2.6 Effektororgane und Rezeptorsysteme 330
1.2.7 Kontrollsysteme und Synergismen 332
1.3 Prinzipien der kardiovaskulären Regulation 333
1.3.1 Regulation des Gesamtkreislaufs 333
1.3.2 Kreislaufreflexe 335
1.3.3 Kardiorespiratorische Kopplungen 338
1.3.4 Sympathisch-vagale Kontrolle des Herzens 339
1.3.5 Lokale Durchblutungsregulation 342
1.3.6 Anpassung des Herzzeitvolumens 343
1.3.7 Phasische Regulation des arteriellen Blutdrucks 344
1.4 Muster der kardiovaskulären Regulation 347
1.4.1 Adrenerges und cholinerges Muster 348
1.4.2 Ergotropes und trophotropes Muster 349
1.4.3 Kardiovaskuläre Syndrome 350
1.4.4 Kreislauf als dynamisches System 351
1.4.5 Kreislauf als Verhalten 351 /
Inhaltsverzeichnis XV / 1.4.6 Kardiovaskuläre Anpassung und kardiovaskuläre Verhaltens-
muster 351
1.4.7 Modellierung von Komponenten kardiovaskulärer Regulation 354
1.5 Überlegungen zur Taxonomie 355
2 Nicht-invasive Methoden 358
2.1 Übersicht 358
2.2 Kreislauf-Funktionsprüfungen 362
2.3 Reliabilität und Stabilität 364
2.4 Selektion und Kombination kardiovaskulärer Parameter 365
3 Meßmethodik 369
3.1 Herzfrequenz 369
3.2 Herzfrequenz- und Blutdruck-Variabilität 374
3.3 Systolenzeiten 385
3.4 Elektrokardiogramm 394
3.5 Impedanzkardiogramm 401
3.6 Arterieller Blutdruck 412
3.7 Arterienpulse 425
3.8 Pulswellengeschwindigkeit 435
3.9 Periphere Durchblutung und Hauttemperatur 439
3.10 Sonstige Meßmethoden 445
4 Statistiken ausgewählter kardiovaskulärer Parameter 448
Literatur 454 / 6Kapitel: Physiologische Grundlagen und Methoden
der respiratorischen Psychophysiologie
Von Bernhard Dahme, Reinhard Maß und Rainer Richter
1 Anatomische Strukturen der Lungenatmung 486
2 Physiologische Grundlagen 487
2.1 Ventilation 487
2.2 Pulmonaler Gasaustausch 497
2.3 Gasgehalt im Blut und Säure-Basen-Balance 499
2.4 Neuroregulation der Atmung 501
3 Maße und Meßmethoden der Atmungsaktivität 504
3.1 Atemfrequenz- und Atemvolumenmessung 505
3.1.1 Atemgürtel 505
3.1.2 Thermistoren 506
3.1.3 Pneumotachographie 506
3.1.4 Spirographie 508
3.2 Messung des Atemwegswiderstands 508
3.2.1 Ganzkörperplethysmographie 508
3.2.2 Oszillometrie 511 /
XVI Inhaltsverzeichnis / 3.2.3 Verschlußdruckmethode 513
3.2.4 Pneumometer 513
3.2.5 Pneumophonographie 515
3.2.6 Ballonsonden 515
3.3 Gasanalyse der alveolären Luft und des Blutgasgemischs 516
3.3.1 Sauerstoff- und Kohlendioxyd-Kennwerte im endexspiratori-
schen Gasgemisch 516
3.3.2 Partialdruck von Sauerstoff und Kohlendioxyd im Blut 517
3.4 Elektromyographie der Zwerchfell- und übrigen Atemmuskulatur 519
3.5 Interoception 522
3.5.1 Interoception von Volumina 523
3.5.2 Interoception von Widerständen 525
3.6 Psychophysiologie des Atmungssystems 528
3.6.1 Atmung und psychische Belastung 529
3.6.2 Atmung und Entspannung 532
3.6.3 Atmung und Biofeedback 534
4 Schlußfolgerungen 539
Literatur 540 / 7Kapitel: Physiologische Grundlagen und Meßmethoden
der dermalen Aktivität
Von Wolfram Boucsein
1 Physiologische Grundlagen dermaler Aktivität 551
1.1 Zentrale Mechanismen 551
1.1.1 Zerebrale Steuerung der Schweißdrüsenaktivität 553
1.1.2 Spinale Mechanismen der Schweißdrüsenaktivität 559
1.2 Periphere Mechanismen 560
1.2.1 Vegetative Innervation der Haut 560
1.2.2 Strukturen der Haut 561
1.2.3 Bau und Funktion der Schweißdrüsen 562
1.2.4 Thermoregulation und Hautdurchblutung 564
1.2.5 Schweißdrüsenaktivität und Thermoregulation 566
1.2.6 Elektrodermale Aktivität 569
2 Meßmethoden dermaler Aktivität 572
2.1 Elektrodermale Aktivität 572
2.1.1 Registriertechniken 573
2.1.2 Ableittechniken 577
2.1.3 Parametrisierung 581
2.1.4 Artefaktbehandlung und statistische Verarbeitung 584
2.1.5 Anwendungsbereiche elektrodermaler Aktivität 589
2.2 Meßmethoden der Hautfeuchte 592
2.2.1 Schweiß-Abdruckverfahren 592
2.2.2 Schweiß-Sammelmethoden 594 /
Inhaltsverzeichnis XVII / 2.2.3 Kontinuierliche Schweißmessungen 596
2.2.4 Anwendung von Meßmethoden der Hautfeuchte in der
Psychophysiologie 597
2.3 Meßmethoden der Hauttemperatur 599
2.3.1 Messung der Oberflächentemperatur 600
2.3.2 Messung der Wärmestrahlung 602
2.3.3 Anwendung der Hauttemperaturmessung in der
Psychophysiologie 602
2.4 Meßmethoden der Hautdurchblutung 604
2.4.1 Meßverfahren 604
2.4.2 Anwendung der Hautdurchblutungsmessung in der
Psychophysiologie 608
2.5 Reliabilitäten der unterschiedlichen Maße dermaler Aktivität im
Vergleich 610
3 Zusammenfassung und Ausblick 611
4 Literatur 612 / 8Kapitel: Physiologische Grundlagen und Meßmethoden
der elektromyographischen Aktivität
Von Frank Rösler
1 Untersuchungen der Muskelaktivität in der Psychophysiologie 625
2 Physiologische und anatomische Grundlagen der Muskelaktivität 627
2.1 Aufbau und Arbeitsweise des Skeletmuskels 627
2.2 Muskelmechanik 628
2.3 Regelung der Muskelkontraktion 629
2.4 Muskeltonus 630
2.5 Zentralnervöse Kontrolle der Skeletmuskulatur 631
2.5.1 Bewegungstypen und Entwicklung der motorischen Strukturen 631
2.5-2 Funktionseinheiten 632
2.5-3 Rückenmark 633
2.5.4 Zentrale Ursprünge der motorischen Faserbündel 634
2.5-5 Basalganglien 637
2.5.6 Kleinhirn 638
2.5.7 Kortex 638
3 Messung und Auswertung des Elektromyogramms 639
3.1 Messung der elektrischen Aktivität am Muskel 639
3.1.1 Elektroden 640
3.1.2 Elektrodenpositionierung 640
3.1.3 Verstärkung 642
3.1.4 Artefakte 642
3.2 Primäre Kennwertbildung 643
3.2.1 Integration 643
3.2.2 Frequenzanalyse 645 /
XVIII Inhaltsverzeichnis / 3.3 Sekundäre Kennwertbildung 646
3.3.1 Zeitliche Dynamik des EMG-Signals 646
3.3.2 Räumliche Dynamik 647
3.3.3 Latenzmessungen 648
4 Perspektiven 650
Literatur 651 / 9Kapitel: Ambulantes Monitoring und Assessment
Von Jochen Fahrenberg und Michael Myrtek
1 Psychophysiologische Feldstudien für Forschung und Praxis 657
2 Feldstudie - Laborexperiment 661
3 Prinzipien des ambulanten Monitoring und Assessment 667
3.1 Physiologische Messungen im Kontext 667
3.2 Registrierung physiologischer Funktionen 668
3.3 Protokollierung psychologischer Daten 672
3.4 Kontexte, Settings, Behavior Settings und Situationen 677
3.5 Auswahlstrategien, Stichprobentechnik, Zeitraster 679
3.6 Repräsentativität, typische Ausschnitte 685
3.7 Segmente, Episoden, Standardsettings 685
3.8 Methodenbedingte Reaktivität und Reaktanz 687
3.9 Akzeptanz und Compliance 690
3.10 Datenerhebungspläne und Assessmentstrategien 691
3.11 Psychophysiologisches Assessment: zwei Beispiele 700
4 Ambulantes Monitoring 708
4.1 Übersicht 708
4.2 Elektrokardiogramm 711
4.3 Blutdruck 725
4.4 Bewegungsaktivität 743
4.5 Elektroenzephalogramm und Polysomnogramm 748
4.6 Hämodynamische Parameter 749
4.7 Atmung 750
4.8 Temperatur 751
4.9 Elektrodermale Aktivität 751
4.10 Gastrointestinale Funktionen und Urodynamik 752
5 Ausblick 752
Literatur 754 / Autorenregister 799
Sachregister 835