Bewertung der Auswirkung der Stimulustonlautstärke der NeuroCatch Platform 2

Elektroenzephalographie (EEG)-Signale werden seit den frühen 1970er Jahren als nicht-invasive Methode zur Beurteilung der Gehirnfunktion gesammelt und untersucht. Bereits in den 1930er Jahren wurde eine Ableitung des rohen EEG-Signals – ereignisbezogene Potenziale (ERPs) – berechnet. Diese auf der Kopfhaut aufgezeichneten ERPs sind die Reaktion des Gehirns auf einen interessanten Reiz (z. B. ein blinkendes Schachbrett oder ein wütendes Gesicht). Die Größe, der zeitliche Ablauf und die topografische Lage von ERP-Komponenten geben Aufschluss über den zeitlichen Ablauf und die Komplexität verschiedener kognitiver Prozesse. Bei NeuroCatch Inc. (NCI) konzentriert sich die Forschung hauptsächlich auf drei ERP-Komponenten: N100, P300 und N400, die mit unterschiedlichen Aufmerksamkeitsfähigkeiten (sensorische Verarbeitung, Zielerkennung und semantische Verarbeitung) verbunden sind.

Der N100 ist ein negativer Ausschlag etwa 100 ms nach Beginn des Reizes. Diese spezielle ERP-Komponente indiziert sensorische Reize auf einer präaufmerksamen Ebene, oder mit anderen Worten, die Bestätigung des Gehirns, dass Informationen in das System gelangt sind. Während der P300 – eine positive Auslenkung bei etwa 300 ms – ein frühes Stadium der Aufmerksamkeitsverarbeitung anzeigt. Diese Komponente reagiert besonders empfindlich auf Kontextaktualisierungen oder Zielidentifizierung (die „Ah-ha!“-Reaktion des Gehirns). Schließlich ist der N400 ein negativer Ausschlag, der etwa 400 ms nach dem Stimulus seinen Höhepunkt erreicht. Diese Komponente wird in Situationen semantischer Verletzungen gemessen (z. B. „Die Pizza war zu heiß, um … Lampe“ und damit eine der höchsten kognitiven Funktionen zu indizieren: die Sprachverarbeitung.

Jede der drei ERP-Komponenten wird seit mehreren Jahrzehnten in akademischen Labors untersucht und prototypische Werte für ihr Timing (Latenz) und ihre Größe (Amplitude) haben sich weithin durchgesetzt. Um die für diese Studie interessanten ERP-Komponenten (N100, P300, N400) zu ermitteln, werden proprietäre Hörreizsequenzen mithilfe der NeuroCatch Platform 2, einem medizinischen Prüfgerät, verabreicht. Jede Sequenz besteht aus Tönen und Wortpaaren, um die verschiedenen interessierenden Komponenten hervorzurufen. Standardtöne (geringere Lautstärke, tiefe Tonhöhe) machen den Großteil der Töne in der Sequenz aus, wobei abweichende Töne (höhere Lautstärke, höhere Tonhöhe) in zufälligen Abständen eingefügt werden. Der Unterschied in Lautstärke und Tonhöhe zwischen den Standardtönen und den abweichenden Tönen, gepaart mit der „unerwarteten“ Natur des abweichenden Tons, ist es, der die Reaktionen des N100 und des P300 bestimmt.

NeuroCatch Platform 2 besteht aus einer computergestützten Erfassungssoftware, die den Reiz darstellt, die Daten erfasst und die Amplituden- und Latenzwerte der ERP-Komponenten (N100, N400, P300) darstellt. Mit diesem Protokoll soll die Auswirkung einer Änderung der Standardtonlautstärke in den Hörtonsequenzen der NeuroCatch Platform 2 auf die ausgelösten ERP-Antworten beurteilt werden.