Ergebnisbezogene EEG-Desynchronisation (ERD) beim Vorstellen einer Handbewegung erhoben an Patienten mit Amputation oder Zervikalläsion im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen

Summary

Event-related desynchronization (ERD) was studied during voluntary movement as well as imagination of movement. In this study patients with an amputated limb or spinal cord lesions were compared to healthy control subjects. The prior aim was to investigate the efficiency of EEG signals in the control of prostheses by a „Brain-Computer-Interface” (BCI). As results indicate, not only planning and actual performance of a movement is accompanied by desynchronization of central motor area rhythms but also imagination of movement, though with a difference concerning the distribution. While ERD is bilateral symmetrical during execution of movement, with imagination of movement ERD remains to the contralateral hemisphere. This finding was shown for reactive frequency components in the alpha as well as the beta band. Summarizing, EEG signals can be viewed as a useful tool in the control of protheses, though for practical usage intensive research work is still necessary.

Zusammenfassung

In der vorliegenden Studie wurde die ereignisbezogene EEG-Desynchronisation („event-related desynchronization”, ERD) während der mentalen Vorstellung einer einfachen Handbewegung im Vergleich zur tatsächlichen Ausführung einer solchen Bewegung quantifiziert. Untersucht wurden im Rahmen dieser Studie Patienten mit Amputation im Bereich einer oberen Extremität sowie Patienten mit Zervikalläsion und eine Gruppe gesunder Kontrollpersonen. Das primäre Ziel war die Prüfung der grundsätzlichen Möglichkeit einer Prothesensteuerung durch das EEG bzw. durch eine Schnittstelle zwischen Gehirn und Computer („Brain-Computer-Interface”, BCI). Wie die Ergebnisse zeigen, führen nicht nur die Planung und Ausführung einer willentlichen Bewegung zu einer charakteristischen EEG-Desynchronisation in der zentralen Region, sondern auch die Vorstellung allein, wobei im Gegensatz zur ausgeführten Bewegung, bei der die ERD bilateral symmetrisch wird, die ERD bei Imagination auf die kontralaterale Hemisphäre beschränkt bleibt. Dieser Befund konnte sowohl für reaktive Frequenzkomponenten im Alpha- als auch im Betaband gezeigt werden. Zusammenfassend sprechen die Ergebnisse für die prinzipielle Brauchbarkeit des EEG als Signal für die Ansteuerung von Prothesen, wenngleich für die praktische Umsetzung noch intensive Forschungsarbeiten notwendig sind.

Key words:

Event-related desynchronization (ERD) - Event-related synchronization (ERS) - Imagination of movement - Amputated limb - Spinal cord lesion