Gehirnaktivität

Gehirnaktivität bezeichnet die Gesamtheit der elektrischen, chemischen und metabolischen Prozesse im Gehirn, die der Informationsverarbeitung, der Regulation von Körperfunktionen sowie der Anpassung an Umweltreize dienen. Sie entsteht durch das Zusammenwirken von Neuronen und Gliazellen, vor allem durch Aktionspotenziale, postsynaptische Potenziale und den zellulären Stoffwechsel, der Energie in Form von Glukose und Sauerstoff bereitstellt.

Auf makroskopischer Ebene zeigt sich Gehirnaktivität als Muster synchronisierter Aktivität in neuralen Netzwerken. Neuronale Oscillationen treten in Frequenzbändern auf, die häufig Delta (0,5–4 Hz), Theta (4–8 Hz), Alpha (8–12 Hz), Beta (13–30 Hz) und Gamma (>30 Hz) genannt werden und mit verschiedenen kognitiven Zuständen in Zusammenhang stehen.

Zur Messung der Gehirnaktivität werden mehrere Verfahren genutzt. EEG und MEG erfassen schnelle elektrische Felder an oder über der Kopfhaut bzw. im Schädel. fMRI misst die Hemodynamik über den BOLD-Kontrast und bietet gute räumliche, begrenzte zeitliche Auflösung. PET kartiert Stoffwechselprozesse oder Reaktivität. Ergänzende Methoden wie NIRS (optische Messung) oder invasive Registrierungen kommen in klinischen Kontexten zum Einsatz.

Funktionell unterscheiden sich Ruhezustand und aufgabenbezogene Aktivität. Im Ruhezustand zeigen sich Netzwerke wie das Default Mode Network; bei Aufgaben steigen Aktivität in spezifischen kortikalen Arealen. Alter, Schlaf, Substanzen und Krankheiten beeinflussen ihn.

Anwendung finden Messungen in der Diagnostik (Epilepsie, Schlafstörungen), der Überwachung von Anästhesie oder Forschung zu Bewusstsein, Aufmerksamkeit und Lernprozessen. Sie liefern indirekte Einblicke in neuronale Prozesse und sind durch Artefakte und technische Grenzen eingeschränkt.