Die Elektroenzephalographie (EEG) erfasst die elektrische Aktivität des Gehirns, indem die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden, die auf der Kopfhaut angebracht werden. Die elektrische Aktivität ergibt sich aus der Summe der Neuronen. EEG-Signale sind oszillierend, so dass das Spektrum über eine Fourier-Analyse in verschiedene damit verbundene Frequenzbänder zerlegt werden kann, die mit unterschiedlichen Gehirnprozesse assoziiert werden:
1. Delta-Wellen (0,5–4 Hz)
Delta-Wellen sind besonders prominent im tiefen Schlaf und bei sehr jungen Kindern. Sie sind assoziiert mit Heilungsprozessen und regenerativen Zuständen im Gehirn. Eine verstärkte Delta-Aktivität während des Wachzustands kann auf Gehirnschäden oder pathologische Zustände hinweisen.
2. Theta-Wellen (4–8 Hz)
Theta-Wellen treten häufig in leichten Schlafphasen und während meditativer Zustände auf. Sie sind beteiligt an Gedächtnisbildung und Lernen. Forschungen zeigen, dass Theta-Rhythmen bei der emotionalen Verarbeitung und bei bestimmten kognitiven Aufgaben eine Rolle spielen.
3. Alpha-Wellen (8–12 Hz)
Alpha-Wellen sind dominant, wenn wir entspannt, aber wach sind, oft mit geschlossenen Augen. Sie sind ein Indikator für einen ruhigen, entspannten Zustand des Geistes.
4. Sigma-Wellen mit Schlafspindeln (ca. 12–16 Hz)
Sigma-Aktivität wird vor allem im NREM-Schlaf (insbesondere Stadium N2) als Schlafspindeln beobachtet. Sie wird mit Gedächtniskonsolidierung und der Stabilisierung von Schlaf in Verbindung gebracht.
5. Beta-Wellen (12–30 Hz)
Beta-Wellen sind assoziiert mit aktivem Denken, Problemlösen und aktiver Konzentration. Diese Wellen sind wichtig für das wache Bewusstsein und die kognitive Aufgabenbearbeitung. Bei Stress und Angst treten besonders hohe Beta-Aktivitäten auf.
6. Gamma-Wellen (30 Hz und darüber)
Gamma-Wellen sind die schnellsten Gehirnwellen und treten bei intensiver geistiger Aktivität und multisensorischer Informationsverarbeitung auf. Sie sind entscheidend für das Bewusstsein, die Informationsverarbeitung und kognitive Höchstleistungen.
Funktionelle Netzwerke und EEG
Die Interaktion dieser Wellen bildet komplexe Netzwerke, die funktionale Zustände des Gehirns widerspiegeln. Synchronisation und Desynchronisation von Gehirnwellen über verschiedene Hirnregionen hinweg helfen uns zu verstehen, wie das Gehirn als einheitliches System funktioniert. Forschungen in diesem Bereich untersuchen, wie diese Wellen bei verschiedenen kognitiven Aufgaben und in verschiedenen Bewusstseinszuständen interagieren. Ein besonders interessantes Phänomen darin ist Cross-Frequency-Coupling.