HEG Neurofeedback

Hämoenzephalographie, das vielseitige Neurofeedback-Training

Einführung

Neurofeedback ist ein Verfahren, mit dem Zweck die psychophysiologische Funktionsweise des Gehirns zu verbessern. Dabei beeinflusst es in der Regel Symptome und Störungen positiv im Sinne einer Optimierung des Selbstregulationsfähigkeit des Gehirns. Die Wirkung beruht auf einem Lernprozess, der die Neuroplastizität nutzt und diese gleichzeitig anregt.
Dabei wird die elektrische Aktivität des Gehirns in Form der Hirnwellen gemessen und durch wahrnehmbare Signale (visuell, auditiv, taktil)  zurückgemeldet.

Wesentlich dabei ist, dass die Rückmeldung für das Gehirn eine gut verwertbare Information darstellt. 
Im Grunde sind es zwei Schienen über die das Gehirn diese Rückmeldung aufnimmt. Der eine Teil ist unbewusst, der andere Teil bewusst.
Die übende Person hat die Aufgabe, die Hirnaktivität in  eine gewünschte Richtung  zu lenken. Durch die Rückmeldung weiß das Gehirn, welche Richtung es nehmen muss.

Neurofeedback ist ein Lernprozess, bei dem nur jene Hirnaktivität verstärkt wird, welche einer erwünschten Aktivität entspricht. Da wir über keinerlei Wahrnehmung über unsere Hirnströme verfügen, übernimmt ein Computerprogramm die Rolle des Trainers und lässt zum Beispiel beim Betrachten eines Films das Bild dunkel oder hell erscheinen. Letztlich braucht dieser künstliche Coach dazu nur zwei Bedingungen: Aufgabe erfüllt, oder Aufgabe nicht erfüllt. Durch positive Rückmeldung (z. B. Bild wird heller) nimmt sich das Gehirn ein Beispiel, denn dann entstehen Botenstoffe, wie Dopamin, die den Lernprozess ankurbeln. Denn: Eine Angenehme Konsequenz einer Handlung führt zu deren Wiederholung. Bei Nichterfüllung der Bedingung gibt es keine Belohnung, (keine angenehme Konsequenz), es entstehen diese Botenstoffe und es findet kein Lernen der  erwünschten Verhaltensweise statt.

Trainierende Person betrachtet ein Video. Dabei werden die Gehirnströme gemessen. Die Therapeutin beobachtet die Hirnströme in verschiedenen Darstellungen. Als Live-Brainmap und in Form von Thermometern. Diese Thermometer stellen die Feedbackbedingungen dar. Der Ausschlag der Thermometer signalisiert die Höhe der Amplitude der gemessenen Parameter. Die Therapeutin überwacht die Aktivität der  Hirnströme und stellt die Paramater für das Neurofeedbackprogramm so ein, dass die Bedingungen für Belohnung eine bestimmte Zeit zu erfüllen. Dabei prüft sie, ob die  Aufgabe nicht zu schwer, aber auch nicht zu leicht ist. In dem einen Fall würde Frustration entstehen, im anderen Fall wäre die Aufgabe zu leicht und es käme nicht zum gewünschten Lernprozess.

Was unterscheidet Neurofeedback von Hämoenzephalographie-Feedback, kurz HEG genannt?

Im Grunde handelt es sich bei beiden Methoden um Neurofeedback. Das eine beruht auf der neuronalen Aktivität auf der Elektrizitätsebene. Beim Neurofeedback arbeiten wir über die durch Elektrizität vermittelte Aktivität des Gehirns. Bei dieser Form von Neurofeedback werden bestimmte Eigenschaften des EEGs verändert. Dies betrifft Komponenten wie die Amplitude von Frequenzbändern (z.B. Alpha-Training, SMR-Training usw.), die Kohärenz, Z-Werte, SCP-Training und ISF-, bzw. ILF-Training

HEG hingegen misst indirekt den Hirnstoffwechsel, ebenfalls ausgelöst durch die Aktivität der Neuronen und den dadurch benötigten Stoffwechsel. 

HEG-Training mit einem HEG-Headset. Die Sensoren beim HEG messen Veränderungen am Stirnhirn.

Das HEG-Feedback ist ein effektives Verfahren für viele unterschiedliche Symptome. Der Behandlungserfolg geht mit einer erhöhten Durchblutung und damit einem erhöhten Stoffwechsel im äußerst faserreichen und hochkomplex vorschalteten Frontalhirn einher.

Diese Form des Bio-Neurofeedbacks benötigt keine Elektroden im herkömmlichen Sinne und ist daher deutlich einfacher in der Anwendung. Artefakte, wie beim Neurofeedback, sind damit ausgeschlossen. Bewegungen können in das Feedback eingebaut werden.

Die Definition von Neurofeedback müsste das HEG-Training miteinbeziehen. Jedoch einigt man sich auf die Trennung der Begriffe in Neurofeedback und Hämoenzephalographie-Training.

Die physiologischen Grundlagen des HEG

So gut wie jede Aktivität  im Gehirn ist auf Stoffwechselvorgänge zurückzuführen. Dazu gehört auch die Produktion von Elektrizität. Bestimmte bildgebende Verfahren wie die Nahrinfrarotspektroskopie (NIRS) können aufgrund der dynamischen Veränderung des Hirnstoffwechsels regionale Unterschiede in der Hirnaktivität bei verschiedenen Aufgabenstellungen darstellen.  
Das bedeutet, dass mentale oder emotionale Aktivität in den zuständigen Regionen des Gehirns auch zu erhöhtem Metabolismus führt. Zur Bereitstellung der energiereichen Phosphate benötigt das Gehirn eine dauernde Zufuhr von Glucose über die Durchblutung.
Kein anderes Organ verbraucht mehr Energie. Obwohl es mit einem Durchschnittsgewicht von rund 1.400 Gramm nur etwa zwei Prozent des Körpergewichts ausmacht, konsumiert das Gehirn im Normalbetrieb bis zu 140 Gramm Glucose täglich. Das entspricht etwa 75 Prozent der in allen Körperzellen verbrauchten Glucosemenge. Ein Stopp der Durchblutung würde infolge des Sauerstoff- und Glucosemangels innerhalb von wenigen Sekunden zur Bewußtlosigkeit führen.
Das menschliche Gehirn ist also in einem sehr hohen Maß metabolisch aktiv. Um seine hohe Energienachfrage im Gehirn decken zu  können, hat das Hirngewebe ein extrem dichtes Netzwerk von Blutgefäßen und Kapillaren ausgebildet.

Perfusion und Metabolismus

Perfusion kann als der Prozess definiert werden, bei dem Blut durch ein Netz mikroskopisch kleiner Gefäße in biologischem Gewebe fließen muss, wodurch der Austausch von Sauerstoff und anderen Molekülen ermöglicht wird.
Dies bedeutet, dass eine erhöhte Sauerstoffsättigung des Blutes mit einer Erhöhung der neuronalen Aktivierung einhergeht.

Forschungsarbeiten, zeigen wie häufig verminderter Sauerstoffaustausch (Hypoperfusion) mit mentalen Störungen in Verbindung steht. Besonders betroffen sind dabei die frontalen Bereiche des Gehirns. Zerebrale Hypoperfusion und Glukosehypometabolismus gelten als wichtige pathophysiologische Modulatoren für die Entstehung von Neurodegeneration, kognitive Beeinträchtigung und die Alzheimer-Krankheit.

Zwei Formen von HEG

Es gibt zwei Formen von HEG-Feedback, wobei jede Form mit einem eigens dafür konstruiertem Sensor funktioniert. Sie messen verschiedene Aspekte des gleichen Prozesses (metabolische Aktivierung) und ermöglichen damit die Verbesserung der metabolischen Rate.

Near Infra-Red HEG

Nah-Infrarot-(NIR) HEG von Dr. Herschel Toomin entwickeIt.

Das nIR HEG arbeitet mit einem nIR-Sensor, der mittels zwei verschiedener LEDs Licht in den Wellenlängen von 660 nm (Rot) und 850 nm (Infrarot) emittiert. Das Licht dieser Wellenlängen hat die Eigenschaft, den Schädelknochen zu durchdringen, das Gerät misst dann das Streulicht, welches vom Blut teilweise absorbiert wird. Der nIR HEG-Sensor kann so messen, wie viel rotes und infrarotes Licht jeweils reflektiert wird. Aus diesen beiden Werten kann die Software das Verhältnis von sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Blut im Präfrontalkortex erreichnen. Der Vorteil dieses Messverfahrens ergibt sich aus der Möglichkeit, hiermit die Durchblutung und den Metabolismus des Stirnlappens zu ermitteln. Hinzukommt eine exaktere Rückmeldung der Sauerstoffsättigung.

Mittels HEG können zwar keine absoluten Messwerte der Aktivität angeben werden, entscheidendend sind die Veränderungen der Aktivität über einen kurzen Zeitraum. Diese Schwankungen sind messbar und im Feedbackprozess in eine gewünschte Richtung durch Training lenkbar.

Links: Vor einer Sitzung mit HEG – rechts: nach einer Sitzung mit HEG

Die nIR-Sensoren umfassen aufgrund ihres direkten Kontaktes mit der Stirnoberfläche nur einen relativ kleinen räumlichen Flächenbereich (ca. 5 cm²). Anders als beim pIR-HEG müssen die nIR-Sensoren beim Training sukzessive an verschiedenen Stirn-Positionen platziert werden. Dies geschieht über die 10/20-Positionen F7, Fp1, Fpz Fp2 und F8. In der Regel werden bis zu 3 Positionen pro Sitzung trainiert.
Die  räumliche Begrenzung der nIR-Sensoren ermöglicht es jedoch, auch zielgerichtet spezifische und klar voneinander abgegrenzte Areale des präfrontalen Kortex anzusprechen. Dies führt im Allgemeinen zu einer Verringerung von stark erhöhten Kohärenzwerten (Hyperkohärenz). Es gibt Störungen, wie z.B. bei obsessiven Zwangsstörungen, die mit einer frontalen Hyperkohärenz in Verbindung stehen. Dies  wäre ein Grund das nIR-HEG Verfahren dem pIR-Verfahren vorzuziehen.

Passiv-lnfrarot-HEG

Passiv-lnfrarot-oder PIR HEG ist konzeptioneII etwas anders. Es wurde von Dr. Jeffrey Carmen entwickeIt und nutzt die dynamischen, thermischen Aspekte, die durch die Stoffwechselaktivität des Gehirns hervorgerufen werden. Diese Technik ist unter dem Namen Thermoskopie bekannt. 
Die hierbei verwendeten Sensoren erkennen Licht einer bestimmten Wellenlänge innerhalb einer kleinen Gruppe des Infrarot (IR)-Spektrums. Die IR-Strahlung verlässt das Gehirn im Wesentlichen in Form von Wärme. Diese Wärme korreliert direkt mit der metabolischen Aktivität (Verbrennung von Zucker, wobei Energie freigesetzt wird).  Diese Wärme kann u. a. auch durch Wärmebildkameras aufgenommen werden.

In HEG Neurofeedback versucht der Trainierende eine Steigerung des Signals zu erreichen, was gleichbedeutend ist mit der Aktivierung der Region des Gehirns, die sich unterhalb des Sensors befindet. Um dies zu erreichen hat die trainierende Person folgende Aufgaben:

Ein bewusst höheres Aktivierungsniveau und Wachheit erlangen, bzw. zu erhalten wobei die Absicht oder der Wunsch besteht das Signal zu erhöhen. Wichtig dabei ist gleichzeitig einen entspannten, offenen, emotional positiven Zustand zu erreichen. Die Person soll auch nicht auf das Erzielen von Ergebnissen fixiert zu sein weil Frustration tendenziell zu Deaktivierung und damit wiederum zu Hypoperfusion führen kann und zu einem Ausbleiben der Belohnung führt.

Graphischer Verlauf  einer HEG-Sitzung mit Anstieg der metabolischen Rate.

Der präfrontale Cortex (PFC) und das HEG

Der PFC ist ein Teil der der Hirnrinde (äußere Schicht des Gehirns), welche sich direkt hinter der Stirn, oberhalb der Augäpfel (auf der Unterseite des Gehirns) befindet. Bei dieser Teil des Gehirns handelt es sich um das am höchsten entwickelte Hirnareal. Es ermöglicht beinahe alle höheren Hirnfunktionen, steuert das zielgerichtete Verhalten, fällt Entscheidungen, Formuliert  Absichten und Ziele und kann diese auch langfristig verfolgen. Das Frontalhirn steuert äußerst komplexe Vorgänge und ist sogar an der Regulation unserer Emotionen beteiligt. Durch diese extreme Komplexität ist auch die empfindlichste Hirnregion, die je nach Bedingung am anfälligsten für Störungen ist. Durch eine ungenügende Regulation kommt es zu fehlerhaften Stoffwechselprozessen, die meist mit einem verringerten Stoffwechselrate einhergehen, und dadurch zu vielen unterschiedlichen Problematiken führen können.

HEG und AD(H)S

Menschen mit ADS leiden neben Ablenkbarkeit, häufig an Impulsivitat, Desorganisation, eine kurze Aufmerksamkeitsspanne; nicht selten kommen eine Reihe emotionaler Schwierigkeiten hinzu.
ADS ist dem Grunde nach eine neurologische Störung, die auch an einer Dysregulation des PFC liegt.
Bildgebende Verfahren haben gezeigt, dass Menschen, die an ADS leiden, oft zu wenig Aktivitat im PFC aufweisen. Mehr noch: Bei vielen Betroffenen kommt es gerade bei kognitiven Anstrengungen zu einer Minderaktivierung – es geschieht das genaue Gegenteil. Anstatt eines Anstiegs präfrontaler Aktivität kommt es zu einem Abfall der PFC-Aktivität.
Das HEG Neurofeedback setzt an diesem Prozess an, erhöht die metabolische Rate und verbessert damit die wichtigen Frontalhirnfunktionen. Bei ADS und ADHS hat sich HEG-Neurofeedback bereits sehr gut bewähren können.

HEG und Depression

Depressive Menschen leiden in der Regel an verminderter Energie und Motivation und haben ebenfalls oft massive Schwierigkeiten sich zu konzentrieren. Einige von ihnen erfahren emotionale Flachheit, andere stark schmerzhafte Emotionen. AIIe diese Symptome konnen mit Fehlsteuerungen im Bereich des PFC verknüpft sein. Das Training mit dem Ziel die Aktivitat im PFC zu erhöhen,  kann eine zielführende Intervention bei Depression sein. Oft finden sich auch bei Depressiven Menschen Zeichen verminderter  Perfusion (Hypoperfusion), was wiederum mit einem verringerten Metabolisumus im Bereich des PFC zusammenhängt. Schließlich spielt dieser Bereich des Gehirns eine tragende Rolle bei der Regulation positiven und negative Emotionen.

HEG und Migräne

Dr. Jeffrey Carmen entwickeIte das PIR HEG speziell zur Behandlung von Migräne, mit ermutigenden Resultaten. Er behandelte 100 Migränepatienten mit PIR HEG über einen Zeitraum von vier Jahren.  Über 90%  der Probanden, die mindestens sechs Sitzungen abgeschlossen hatten, berichteten von deutlichen Verbesserungen der Migräne. Das Kriterium fur „deutliche Verbesserung“ der Symptomatik wurde als der Punkt definiert, an dem es für die Patienten schwierig wurde, Kopfschmerzen überhaupt noch als solche wahrnehmen zu können. Das heißt, dass im Wesentli- chen die Migränesymptomatik nicht nur in der Intensität,  sondern auch in der Häufigkeit ihres Auftretens entscheidend reduziert werden konnte.

Bei 61% seiner Probanden traten erhebliche Verbesserungen schon nach sechs Sitzungen oder weniger ein.

HEG, Alterungsprozess und Demenz

Demenz und kognitive Beeinträchtigungen, also kognitive Veränderungen, die mit dem Altern einhergehen, sind weit verbreitet. Aber auch darüber hinaus können wir mit zunehmendem Alter subtilere Veränderungen, Rückgänge, in unserer Denkfähigkeit feststellen. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit, die Aufmerksamkeit, das Gedächtnis, die Sprache, die visuell-räumlichen Fähigkeiten, die exekutiven Funktionen, das logische Denken – diese Funktionen erreichen oft schon früh im Leben ihren Höhepunkt und nehmen dann im Laufe des Lebens stetig ab.

Durch den Alterungsprozess werden auch kognitive Fähigkeiten in Mitleidenschaft gezogen.  Verantwortlich dafür sind auch der stete Angriff von freien Radikalen, und die verminderte Neuroplastizität, da den Zellen immer weniger Energie dafür zur Verfügung steht. Die Energieversorgung erfolgt im Wesentlichen durch die in den Zellen eingelagerten Mitochondrien, deren Anzahl im Lauf des Alterungsprozesses abnimmt, oder es wird  deren Aktivität eingeschränkt.
HEG kann die Aktivität der Nervenzelle anregen und damit auch zu einer erhöhten Produktion von ATP führen, dem Treibstoff der Zelle. Bei kognitiven Problemen sollte man aber in jedem Fall auch daran denken Energie zuzuführen. Hier hat sich zum Beispiel die transkranielle Photobiomodulation (tPBM) bewährt.
Die tPBM  erhöht die Neuroplastizität, im Anschluss daran kann mit dem klassischen Neurofeedback kombiniert werden, um den Erfolg zu festigen, oder weitere Fortschritte zu erzielen. Dieser erweiterte Ansatz (Integration von Photobiomodulation) erhöht die Durchblutung des Gehirns, verbessert die Verfügbarkeit von Sauerstoff, reduziert freie Radikale und Entzündungen, steigert die Zellproliferation und trägt zur allgemeinen Heilung und Regulierung der weißen Substanz bei.

HEG und Peak Performance Spitzenleistung mit HEG Neurofeedback Training

HEG Neurofeedback bietet auch die Möglichkeit, Fähigkeiten zu stärken und die Leistung auf vielen Gebieten zu steigern. Verbesserungen können festgestellt werden in einem oder mehreren der folgenden Bereiche:

Erfolg beim Erreichen von Zielen: Der präfrontale Kortex ist der Teil des Gehirns, der es ermöglicht, Ziele zu formulieren und an Ihnen festzuhalten. Das Frontalhirn ermöglicht die Fähigkeit, zu erkennen, was man erreichen möchte, hilft einen Aktionsplan zu entwickeln, sich zu motivieren, den Plan in Angriff zu nehmen, die Motivation zur Durchführung des Plans aufrechtzuerhalten und die Schritte in der richtigen Reihenfolge einzuhalten. Dieser Teil Ihres Gehirns ermöglicht auch die Fähigkeit, Ergebnisse zu bewerten und festzustellen, ob ein besserer Plan erforderlich ist, wenn Sie nicht genau das erreicht haben, was Sie beabsichtigt hatten.
Menschen mit gesunden Frontallappen haben echte Ambitionen und Träume und sind in der Lage, sie zu verwirklichen. Sie neigen eher dazu, Dinge in die Tat umzusetzen, anstatt sich als Opfer der Umstände zu fühlen. Sie sind in der Lage, auf Belohnung zu warten und zeigen Ausdauer und Willensstärke. Sie verzichten auf die kleinen Belohnungen zugunsten ihrer größeren Ziele, die ihnen viel mehr Erfüllung bringen. Diese Personen zeigen eine bessere Impulskontrolle und können die Konsequenzen ihres Handelns besser vorhersehen. Sie zeigen auch die Fähigkeit, sich nicht ablenken zu lassen, und entwickeln ein gutes Urteilsvermögen. Als Ergebnis eines optimal funktionierenden Frontallappens können Menschen ihren Erfolg beim Erreichen ihrer Ziele maximieren.
Ziele.
Höhere soziale und emotionale Intelligenz: Je besser der vordere Bereich des Gehirns funktioniert, desto besser ist man in der Lage, soziale Situationen zu verstehen und angemessen zu reagieren. Mit mehr Einsicht in die mentalen Zustände anderer (Absichten, Bedürfnisse usw.), gelingen soziale Interaktionen besser z. B. auch bei Gesprächen mit Vorgesetzten und Partnern. Ein gut trainierter Frontallappen kann die subtilen Hinweise auf die Emotionen anderer Menschen besser lesen und angemessen darauf reagieren.
Letztlich ist der PFC auch für die positive Persönlichkeitsentwicklung entscheidend: Eine verbesserte Funktion des PFC kann dazu beitragen, sein Temperament besser zu beherrschen, und zu einer besseren Einsicht in Gefühle und Motive verhelfen. Diese Entwicklung führt auch zu mehr ethischem Verhalten, einer verbesserten Wettbewerbsfähigkeit, mehr Antrieb, mehr Initiative und weniger Reizbarkeit.

IFEN HEG-Protokoll und IFEN Mediaplayer

Das von Thomas Feiner in Zusammenarbeit mit dem IFEN modifizierte HEG-Trainingsprotokoll wurde in den letzten zehn Jahren immer wieder weiter entwickelt. Seine Wirkung beruht auf einer teils dynamischen, teils manuellen Anpassung der Schwelle in der Trainingssoftware. Eine weitere Modifikation muss dabei im Mediaplayer vom IFEN vorgenommen werden. Die meisten Anwender berichten bereits nach weniger als 5 Sitzungen von einer Verbesserung. Wichtig dabei ist, dass bei der Auswahl des Feedbacks auf persönliche Wünsche eingegangen wird. Aufgrund der starken Rolle von Emotionen im präfrontalen Kortex, werden Filme als Feedback bevorzugt, die intensivere emotionale Reaktionen hervorrufen können.

Anwendungen und Zukunft von HEG Neurofeedback

HEG bietet ein enormes Potential. Es ist mit wenig Aufwand verbunden und bietet eine sehr bequeme Form des Feedbacks. Es kann kaum zu Überreaktionen kommen, da jede Trainingseinheit immer zu einer Optimierung der Frontallappenfunktionen führt. Alle bisherigen Forschungsergebnisse sind sehr vielversprechend und Verbesserungen können ähnlich oder sogar gleich gut wie beim Neurofeedback auftreten. 

pIR-HEG oder nIR-HEG?

Sowohl was Anwendungsbereiche als auch Trainingseffektivität angeht, sind zwischen dem pIR- und dem nIR-Verfahren keine nennenswerten Unterschiede bekannt. Beide Verfahren haben sich gemäß einschlägiger wissenschaftlicher Studien für die oben beschriebenen Anwendungszwecke bewährt.
Im Hinblick auf  kognitive Funktionen, sowie zur Behandlung von ADS/ADHS und Dyslexie ist die Studienlage etwas umfangreicher.

Kombination mit anderen Verfahren

HEG bietet sich z. B. auch an, wenn im QEEG kaum Auffälligkeiten gefunden wurden, trotzdem aber Symptome beschrieben wurden. HEG kann am Beginn des Neurofeedbacks stehen. Es gewöhnt an den Feedbackprozess und ist vor allen Dingen bei Kindern zu empfehlen, die sich aufgrund ihrer Hyperaktivität nur sehr schwer körperlich ruhig halten können. HEG ist gegenüber Bewegung sehr tolerant, da das Signal nicht empfindlich gegenüber Artefakten ist.
Im Laufe der Zeit, wenn die Hyperaktivität sich verringert hat, kann die Behandlung mit EEG-Neurofeedback fortgesetzt werden. HEG kann neben Neurofeedback und Biofeedback auch mit Gehirnstimulation sehr gut kombiniert werden. Besonders mit der transkraniellen Photobiomodulation. Bei der Photobiomodulation wird dem Gehirn Energie in Form von Licht zugeführt, die dadurch erhöhte Produktion von ATP wirkt wie ein Katalysator und verstärkt die Wirkung des HEG-Trainings.