Vom Pawlowschen Hund bis zur modernen Gehirnforschung

Mrz 10, 2021

Biofeedback ist in den 60-iger Jahren (1960) im Zuge der amerikanischen und russischen Grundlagenforschung entstanden.

Die Grund­la­gen­for­schung beschäf­tigt sich mit zen­tra­len Fra­gen, z. B. Wie funk­tio­niert der Kör­per? Wie funk­tio­niert das Gehirn? Wie ent­ste­hen Krank­hei­ten? Dabei sind die Funk­tio­nen des peri­phe­ren Ner­ven­sys­tems von lebens­wich­ti­ger Bedeu­tung. Das peri­phe­re Ner­ven­sys­tem regu­liert z. B. Herz­schlag, Blut­druck, Durch­blu­tung, Atmung, Ver­dau­ung und Stoff­wech­sel. Es ver­bin­det alle Kör­per­re­gio­nen und Orga­ne mit dem Rücken­mark und lei­tet Infor­ma­tio­nen in bei­de Rich­tun­gen wei­ter. Biofeedback unter­sucht, dia­gnos­ti­ziert und the­ra­piert das peri­phe­re Ner­ven­sys­tem und wirkt dadurch auf das Gehirn.

Ende der 60-iger Jah­re wur­de das EEG-Biofeedback ent­wi­ckelt, das auch Neurofeedback genannt wird. Mit Hil­fe eines Elek­tro­en­ze­pha­logramms (EEG) wer­den die Gehirn­strö­me unter­sucht, dia­gnos­ti­ziert und das zen­tra­le Ner­ven­sys­tem the­ra­piert. Neurofeedback wirkt also direkt auf das Gehirn, Biofeedback hin­ge­gen indirekt.

Unterschiede Bio- Neurofeedback

Unter­schied in der Wir­kungs­wei­se zwi­schen Biofeedback und Neurofeedback

 

Association for Applied Psychophysiology and Biofeedback

1969 wur­de die Biofeedback Rese­arch Socie­ty, jetzt “Asso­cia­ti­on for­Ap­p­lied Psy­cho­phy­sio­lo­gy and Biofeedback” (AAPB), gegrün­det. Die­se Insti­tu­ti­on prüft Stu­di­en und qua­li­fi­ziert die Wirk­sam­keit der ver­hal­tens­me­di­zi­ni­schen Metho­den des Bio­feed­backs und Neu­ro­feed­backs. Im Review „Evi­dence-Based Prac­ti­ce in Biofeedback and Neurofeedback (3rd Edi­ti­on) AAPB 2016“ wird z. B. Biofeedback und Neurofeedback bei ADHS als wirk­sam und spe­zi­fisch und bei Epi­lep­sie und Angst­stö­run­gen als wirk­sam bewertet.
Bereits 1970 konn­te die Wirk­sam­keit von Neurofeedback nach­ge­wie­sen wer­den. Grund­le­gend dafür waren Stu­di­en zur Kon­trol­le der pos­te­rior domi­nan­ten Alpha-Rhyth­men (Gehirn­ak­ti­vi­tä­ten) von Now­lis & Kami­ya (1970), Tra­vis et al. (1974) und ADHD/ADD bei Kin­dern von Lub­ar & Shouse (1976). Dabei wur­den die Gehirn­strom­ak­ti­vi­tä­ten gemes­sen, abge­lei­tet und an die Pro­ban­den rück­ge­mel­det. Durch Gehirn­trai­ning auf Grund­la­ge ope­ran­ter Kon­di­tio­nie­rung (sie­he dazu nächs­tes Kapi­tel) erlern­ten die Pro­ban­den ihre Gehirn­strom­ak­ti­vi­tä­ten zu regulieren.

Biofeedback und Neurofeedback sind verhaltensmedizinische Methoden, die durch das Lernprinzip der operanten Konditionierung wirken

Die­se beha­vio­ris­ti­sche Lern­me­tho­de geht vor allem auf Iwan Petro­witsch Paw­low und Burr­hus Fre­de­ric Skin­ner zurück. Paw­low erforsch­te 1905 die klas­si­sche Kon­di­tio­nie­rung, als er beim Füt­tern eines Hun­des immer die­sel­be Glo­cke ertö­nen ließ. Schon nach kur­zer Zeit spei­chel­te der Hund, bei dem ihm bekann­ten Glo­cken­ton, ohne direk­ten Fut­ter­reiz. Skin­ner ent­deck­te 1930, dass Ler­nen am Erfolg beson­ders effi­zi­ent und objek­tiv ist und damit kei­ne unna­tür­li­chen Ein­schrän­kun­gen von Ver­hal­tens­wei­sen ein­her­ge­hen. Er nann­te die­se Lern­me­tho­de ope­ran­te Kon­di­tio­nie­rung.

Therapiehund Kasperl operant konditioniert

The­ra­pie­hund Kas­perl ope­rant konditioniert

Operante Konditionierung: Lernen am Erfolg!

Bei der ope­ran­ten Kon­di­tio­nie­rung wird erwünsch­tes Ver­hal­ten belohnt, uner­wünsch­tes Ver­hal­ten aber nicht bestraft, son­dern igno­riert. Bei Biofeedback und Neurofeedback erfolgt die­se Beloh­nung visu­ell oder akus­tisch, also durch Bil­der oder Töne, wenn Trai­nings­zie­le, wie z. B. das Gleich­ge­wicht zwi­schen neu­ro­na­ler Erre­gung und Hem­mung, erreicht werden.

1965 führ­te Mau­rice Bar­ry Ster­man, Schlaf­for­scher an der Uni­ver­si­ty of Cali­for­nia, einen Tier­ver­such durch. Kat­zen erhiel­ten Fut­ter beim Betä­ti­gen eines Hebels. Dabei wur­den ihre Gehirn­strom­ak­ti­vi­tä­ten auf­ge­zeich­net. Dann ließ er einen dau­er­haf­ten Ton erklin­gen, der ab und an kurz ver­stumm­te. Die Kat­zen erhiel­ten nur Fut­ter, wenn sie in den Ton-Pau­sen den Hebel betä­tig­ten. Ster­man erwar­te­te, dass die Kat­zen wäh­rend des War­tens ein­schla­fen und lang­sa­me Gehirn­strom­ak­ti­vi­tä­ten im Fre­quenz­be­reich von 1 – 10 Hz pro­du­zie­ren wür­den.  Aber die Kat­zen schlie­fen nicht ein, son­dern war­te­ten moto­risch ruhig und doch auf­merk­sam auf die Ton-Pau­se, um den Hebel zu betä­ti­gen und ihre Beloh­nung (Fut­ter) dafür zu erhalten.

Wäh­rend die­ses moto­risch ruhi­gen, auf­merk­sa­men Zustan­des pro­du­zier­ten sie Gehirn­strom­ak­ti­vi­tä­ten im Fre­quenz­be­reich von  12 – 15 Hz. Dar­auf­hin beka­men die Kat­zen nur noch Fut­ter, wenn sie Gehirn­strom­ak­ti­vi­tä­ten im Fre­quenz­be­reich von 12 – 15 Hz pro­du­zier­ten. Die Kat­zen wur­den also für eine bestimm­te Gehirn­ak­ti­vi­tät, die im Zusam­men­hang mit ihrem Ver­hal­ten stand, belohnt und lern­ten rasch dies umzu­set­zen. Die ope­ran­te Kon­di­tio­nie­rung, also das Ler­nen am Erfolg, war erfolg­reich! Die­se Lern­me­tho­de wird auch bei Biofeedback und Neurofeedback angewendet.

Biofeedback und Neurofeedback wirken durch kontinuierliche Rückmeldung und operante Konditionierung

Biofeedback und Neurofeedback wir­ken dadurch, dass Kör­per­funk­tio­nen- bzw. Reak­tio­nen mit­tels medi­zin­tech­ni­scher Gerä­te gemes­sen und in Echt­zeit für die Kli­en­tIn­nen oder Pati­en­tIn­nen sicht­bar gemacht wer­den. Dazu gehö­ren beim Biofeedback Vital­funk­tio­nen, wie der sym­pa­thi­sche Haut­re­flex, die peri­phe­re Tem­pe­ra­tur, der Blut­vo­lu­men­puls, die Atem­funk­ti­on, die Mus­kel­span­nung und die Puls- und Herz­fre­quenz. Beim Neurofeedback wer­den die Gehirn­strom­ak­ti­vi­tä­ten mit­tels Elek­tro­en­ze­pha­logramm rückgemeldet.

Durch ope­ran­te Kon­di­tio­nie­rung, also durch die Bestä­ti­gung von (zuerst klei­nen) Ver­bes­se­run­gen und das Igno­rie­ren bestehen­der Fehl­funk­tio­nen von Vital­pa­ra­me­tern und/oder Gehirn­strom­ak­ti­vi­tä­ten, wer­den das peri­phe­re Ner­ven­sys­tem und/oder das zen­tra­le Ner­ven­sys­tem the­ra­piert und reguliert.

Das Gehirn informiert uns nicht über seine Aktivitäten

Das Regu­lie­ren neu­ro­phy­sio­lo­gi­scher Akti­vi­tät im Gehirn ist, man­gels Rezep­to­ren (Rei­z­emp­fän­ger) an die appa­ra­ti­ve visu­el­le und/oder akus­ti­sche Rück­mel­dung durch Neurofeedback gebun­den. Unse­re Rei­z­emp­fän­ger lei­ten zwar z. B. Mus­kel­to­nus, Kör­per­tem­pe­ra­tur und Schweiß­drü­sen­ak­ti­vi­tät wei­ter, wodurch wir kogni­ti­ve oder emo­tio­na­le Zustän­de „spü­ren“ (Strehl, 2013, S. 14-15), die Gehirn­ak­ti­vi­tät kön­nen wir aber nicht füh­len. Sie ist nur dann ohne Medi­ka­men­te beein­fluss­bar, also the­ra­pier­bar, wenn sie sicht­bar oder hör­bar gemacht wird.

Beispiel Biofeedback-Therapie zur Sympathikus-Reduktion

Biofeedback-Therapie zur Sympathikus-Reduktion

Bei der Bio­feed­back­the­ra­pie des sym­pa­thi­schen Haut­re­fle­xes (SCL) wird ein klei­ner Sen­sor am Ring­fin­ger der nicht domi­nan­ten Hand (also bei Rechts­hän­dern an der lin­ken Hand und bei Links­hän­dern an der rech­ten Hand) ange­bracht. Der Haut­leit­wert­sen­sor misst, wie­viel Schweiß die Haut abson­dert, da sich das sym­pa­thi­sche Ner­ven­sys­tem bei Erre­gung akti­viert und in Fol­ge durch die Schweiß­drü­sen mehr oder weni­ger Schweiß pro­du­ziert wird. Dadurch steigt oder sinkt die soge­nann­te Hautleitfähigkeit.

Eine Fehl­funk­ti­on des sym­pa­thi­schen Haut­re­fle­xes zeigt sich, wenn die Haut­leit­fä­hig­keit in Ruhe­pha­sen nicht sinkt, son­dern erhöht bleibt, oder spon­tan fluk­tu­iert (Spontan­flukta­tio­nen). Die­se Vital­funk­ti­on wird rück­ge­mel­det, also gra­phisch in Echt­zeit dar­ge­stellt. Dann wird erlernt, den Haut­leit­wert zu sen­ken und auf einem gleich­blei­bend nied­ri­gen Niveau zu hal­ten. Gelingt es, den Haut­leit­wert zu sen­ken, erklingt z. B. eine schö­ne Melo­die, die aber unter­bro­chen wird, wenn der Haut­leit­wert wie­der steigt und erst dann wie­der ertönt, wenn er wie­der sinkt.

Mit fort­schrei­ten­dem Trai­nings­er­folg wird das Training anspruchs­vol­ler, bis die Fehl­funk­ti­on regu­liert und das Gleich­ge­wicht zwi­schen den sym­pa­thi­schen und para­sym­pa­thi­schen Ner­ven­sys­te­men wie­der­her­ge­stellt ist. Indi­ziert ist die Sym­pa­thi­kus-Reduk­ti­on zur Prä­ven­ti­on und The­ra­pie belas­tungs­be­ding­ter, psy­chi­scher und neu­ro­phy­sio­lo­gi­scher Erkrankungen.

Beispiel Neurofeedbacktherapie zur Regulation der langsamen kortikalen Potenziale:

Beispiel Neurofeedbacktherapie zur Regulation der langsamen kortikalen Potenziale

Die Neu­ro­feed­back­the­ra­pie zur Regu­lie­rung von neu­ro­na­ler Erre­gung und Hem­mung wird beson­ders bei Epi­lep­sie, ADHS und Migrä­ne ange­wen­det. Dabei wird mit Hil­fe eines Krei­ses erlernt, die neu­ro­na­le Akti­vi­tät in Form der lang­sa­men kor­ti­ka­len Poten­zia­le zu erhö­hen bzw. zu redu­zie­ren. Die­ser Kreis über­setzt die Gehirn­ak­ti­vi­tät. Er wird bei neu­ro­na­ler Erre­gung grö­ßer und bei neu­ro­na­ler Hem­mung klei­ner. Pfei­le noch oben oder unten instru­ie­ren, ob die Gehirn­ak­ti­vi­tät ver­stärkt oder redu­ziert wer­den soll. Gelingt es die Anwei­sun­gen aus­zu­füh­ren, erscheint ein Smi­ley 😊. Ent­spre­chend dem Trai­nings­er­folg, wird die Zeit­span­ne der Instruk­tio­nen ver­län­gert, bis neu­ro­na­le Erre­gung und Hem­mung regu­liert sind.

Eine Besonderheit der Biofeedback- und Neurofeedbacktherapie ist, dass nach dem Prinzip “trial and error” Selbstregulation erlernt werden muss, da jedes Gehirn einzigartig ist.

Das heißt, dass auch der erfah­rens­te The­ra­peut oder Trai­ner dem Kli­en­ten nicht genau erklä­ren kann, wie Vital­pa­ra­me­ter oder Gehirn­ak­ti­vi­tä­ten kon­kret zu beein­flus­sen sind. Zu Beginn lernt das Gehirn also über Zufalls­tref­fer, die belohnt wer­den (sie­he ope­ran­te Kon­di­tio­nie­rung). Nach eini­gen Sit­zun­gen kann ver­mehrt zwi­schen ver­schie­de­nen Zustän­den dif­fe­ren­ziert wer­den, bis die/der Trai­nie­ren­de am Ende gezielt gewünsch­te Zustän­de her­bei­füh­ren kann.

Sowohl Biofeedback als auch Neurofeedback wir­ken auf das Gehirn, indi­rekt oder direkt, schmerz­frei und ohne nega­ti­ve Neben­wir­kun­gen. Biofeedback und Neurofeedback kön­nen bzw. soll­ten mit­ein­an­der ver­bun­den wer­den. Biofeedback und Neurofeedback kön­nen selb­stän­dig oder ergän­zend zu medi­ka­men­tö­sen und psy­cho­the­ra­peu­ti­schen The­ra­pien ange­wen­det werden.