DataView - Physiologie und Video verbinden

Was ist Mangold DataView

Sie können numerische Daten aus verschiedenen Quellen in DataView importieren und visualisieren (z.B. physiologische Messungen).

Synchronisieren Sie mit DataView Beobachtungsdaten und Messdaten und verstehen Sie so, was, wann, warum passiert.

Ziel ist, Messdaten mit Beobachtungsdaten zu verbinden und so aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten.

Diese Verbindung hilft, die Bedeutung von Messdaten zu verstehen, wenn sie allein wenig Aussagekraft haben.

Sehen Sie selbst, im Video weiter unten...

Nutzen von DataView

Wenn Sie im gleichen Projekt mit INTERACT Verhaltenskodierungen durchführen, kann DataView aus den Messwerten INTERACT-Ereignisse erstellen. So können Sie die zu den Messwerten gehörigen Videosequenzen auf Knopfdruck in INTERACT ansehen und weiter auswerten.

Im Gegenzug können Sie Ihre Messwerte mit Verhaltenskodierungen aus Mangold INTERACT anreichern lassen, um zu verstehen, welche Messwerte zu welchen Verhaltensweisen gehören.

Entwickeln Sie mit der integrierten Scriptsprache eigene Import-, Export- und Auswerteroutinen, die zu Ihrem individuellen Forschungsprojekt passen und führen Sie somit umfangreiche Analysen in kürzester Zeit aus.

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Mangold DataView Software zur Visualisierung verschiedener physiologischer Messungen

Beispiele für besonders wichtige physiologische Messungen

GSR - Galvanic Skin Response

Die galvanische Hautreaktion (GSR), auch bekannt als elektrodermale Aktivität (EDA) oder Hautleitfähigkeitsreaktion (SCR), ist ein physiologisches Phänomen, das Veränderungen in der elektrischen Leitfähigkeit der Haut als Reaktion auf verschiedene interne und externe Reize widerspiegelt.

Sie wird häufig als Indikator für emotionale und psychologische Erregung verwendet.

Die menschliche Haut ist mit Schweißdrüsen ausgestattet, die vom autonomen Nervensystem gesteuert werden, das aus zwei Zweigen besteht: dem sympathischen und dem parasympathischen Nervensystem.

Der Sympathikus ist insbesondere an der "Kampf-oder-Flucht"-Reaktion des Körpers beteiligt, die in Stress-, Erregungs- oder Angstsituationen aktiviert wird. Wenn das sympathische Nervensystem aktiviert ist, veranlasst es die Schweißdrüsen zur Schweißabgabe, was zu Veränderungen des elektrischen Leitwerts der Haut führt.

Die galvanische Hautreaktion wird mit Hilfe von Elektroden gemessen, die in der Regel auf der Hautoberfläche, an den Fingern oder Handflächen, angebracht werden.

Diese Elektroden leiten einen kleinen elektrischen Strom durch die Haut und messen die daraus resultierenden Veränderungen der Hautleitfähigkeit.

Zum Verständnis der Galvanischen Hautreaktion gehören mehrere Schlüsselfaktoren:

Aktivität der Schweißdrüsen: Der wichtigste Faktor, der zu Veränderungen des Hautleitwerts beiträgt, ist die Aktivität der Schweißdrüsen. Wenn das sympathische Nervensystem aufgrund von emotionaler oder physiologischer Erregung aktiviert wird, geben die Schweißdrüsen Schweiß auf die Hautoberfläche ab. Schweiß enthält Elektrolyte wie Natrium- und Chloridionen, die die elektrische Leitfähigkeit der Haut erhöhen.
Elektrolyt-Konzentration: Die leitfähigen Eigenschaften der Haut werden durch die Konzentration der Elektrolyte im Schweiß beeinflusst. Je mehr Schweiß produziert wird, desto höher ist die Elektrolytkonzentration und damit auch die elektrische Leitfähigkeit der Haut.
Aktivität des sympathischen Nervensystems: Die Aktivierung des sympathischen Nervensystems steht in engem Zusammenhang mit emotionalen Reaktionen, Stress und anderen Reizen, die die "Kampf- oder Flucht"-Reaktion auslösen. Diese Aktivierung führt zur Freisetzung von Neurotransmittern wie Noradrenalin, die die Aktivität der Schweißdrüsen beeinflussen.
Psychologische Erregung: Veränderungen der galvanischen Hautreaktion werden häufig als Indikatoren für psychische Erregung interpretiert. Diese Veränderungen können als Reaktion auf emotionale Erlebnisse, Stressfaktoren, Aufregung, Angst und andere Reize beobachtet werden, die eine Reaktion des sympathischen Nervensystems auslösen.
Messung: Der elektrische Leitwert der Haut wird mit Hilfe von Elektroden gemessen, die einen kleinen, sicheren elektrischen Strom durch die Haut schicken. Die daraus resultierenden Leitfähigkeitsänderungen werden aufgezeichnet und können in einem Diagramm, der sogenannten elektrodermalen Aktivitätskurve (EDA), dargestellt werden.

Zusammenfassend ist die galvanische Hautreaktion ein physiologisches Phänomen, welches Veränderungen des Hautleitwerts aufgrund der Aktivität der Schweißdrüsen widerspiegelt, die durch die Reaktion des sympathischen Nervensystems auf verschiedene Reize beeinflusst wird. Sie ist ein wertvolles Instrument in der psychologischen und physiologischen Forschung zur Bewertung der emotionalen und psychologischen Erregung.

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HRV - Heart Rate Variability

Die Herzfrequenzvariabilität (HRV) bezieht sich auf die Variation des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen, auch als R-R-Intervall bezeichnet, das vom Höhepunkt eines Herzschlags bis zum Höhepunkt des nächsten gemessen wird.

Die HRV ist ein wichtiger physiologischer Parameter, der das dynamische Gleichgewicht zwischen dem sympathischen und dem parasympathischen Zweig des autonomen Nervensystems (ANS) widerspiegelt und Aufschluss über die Anpassungsfähigkeit und die Regulierung des Herz-Kreislauf-Systems gibt.

Das autonome Nervensystem besteht aus zwei Hauptzweigen:

Sympathisches Nervensystem (SNS): Dieser Zweig ist für die "Kampf- oder Flucht"-Reaktion verantwortlich und steht im Zusammenhang mit physiologischer Erregung, Stress und der Mobilisierung von Energieressourcen. Er erhöht die Herzfrequenz und bereitet den Körper auf eine Aktion vor.

Parasympathisches Nervensystem (PNS): Dieser Zweig ist für die "Ruhe- und Verdauungsreaktion" verantwortlich und fördert Entspannung, Erholung und Energieerhaltung. Er senkt die Herzfrequenz und unterstützt Aktivitäten wie Verdauung und Erholung.

Zum Verständnis der Herzfrequenzvariabilität gehören mehrere Schlüsselfaktoren:

Aktivität des Sinusknotens: Der Sinusknoten (SA), der oft als "natürlicher Schrittmacher" des Herzens bezeichnet wird, erzeugt elektrische Signale, die jeden Herzschlag einleiten. Das Zeitintervall zwischen aufeinander folgenden Schlägen ist jedoch aufgrund des Einflusses des autonomen Nervensystems nicht vollkommen konstant.
Einfluss des autonomen Nervensystems: Das Gleichgewicht zwischen Sympathikus- und Parasympathikus-Aktivität moduliert die Herzfrequenz und führt zu einer Variabilität der R-R-Intervalle. Wenn der Sympathikus dominiert, erhöht sich die Herzfrequenz, und die R-R-Intervalle werden kürzer. Umgekehrt sinkt die Herzfrequenz, wenn der Parasympathikus dominiert, und die R-R-Intervalle werden länger.
Frequenzbereichsanalyse: Die HRV wird häufig im Frequenzbereich analysiert, wobei das HRV-Signal in verschiedene Frequenzkomponenten zerlegt wird. Die beiden wichtigsten Frequenzkomponenten sind:
Hochfrequenz (HF)-Komponente: Diese Komponente spiegelt die parasympathische Aktivität wider und steht im Zusammenhang mit schnellen, kurzfristigen Schwankungen der Herzfrequenz, die oft mit dem Atemmuster zusammenhängen.
Niederfrequente (LF - engl.: low frequency) Komponente: Diese Komponente spiegelt eine Kombination aus Sympathikus- und Parasympathikus-Aktivität wider und wird sowohl durch kurzfristige als auch langfristige Schwankungen der Herzfrequenz beeinflusst.
Klinische Anwendungen und Forschungsanwendungen: Die HRV ist wegen ihres Potenzials als nicht-invasiver Marker für die Funktion des autonomen Nervensystems und die allgemeine kardiovaskuläre Gesundheit umfassend untersucht worden. Sie wurde mit verschiedenen physiologischen und psychologischen Zuständen in Verbindung gebracht, wie z. B. Stress, Angst, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes.
Analyse der Herzfrequenzvariabilität: Die HRV-Analyse umfasst die Messung der Standardabweichung der R-R-Intervalle, die Berechnung verschiedener Metriken im Zeit- und Frequenzbereich und die Verwendung mathematischer Algorithmen zur Bewertung der Komplexität und Variabilität der Herzfrequenzmuster im Zeitverlauf.

Zusammenfassend spiegelt die Herzfrequenzvariabilität das dynamische Zusammenspiel zwischen dem sympathischen und dem parasympathischen Zweig des autonomen Nervensystems wider. Durch die Analyse der Variabilität der Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen liefert die HRV wertvolle Erkenntnisse über die kardiovaskuläre Gesundheit, die autonome Regulation und die physiologischen Reaktionen auf Stress und Entspannung.

PPG - Photoplethysmography

Die Photoplethysmographie (PPG) ist eine nicht-invasive optische Technik zur Messung von Veränderungen des Blutvolumens im Gewebe, insbesondere in den peripheren Blutgefäßen.

Die PPG wird häufig zur Überwachung verschiedener physiologischer Parameter eingesetzt, darunter Herzfrequenz, Pulsfrequenz und Sauerstoffsättigung des Blutes (SpO2). Dabei wird Licht verwendet, um die pulsierende Natur des Blutflusses im mikrovaskulären Bett unter der Haut zu beurteilen.

Hier finden Sie eine wissenschaftliche Erklärung der PPG:

Prinzip der PPG: Die Photoplethysmographie beruht auf dem Prinzip, dass Blutvolumenänderungen im Gewebe, je nach Sauerstoffgehalt des Blutes, Licht unterschiedlich absorbieren und streuen. Wenn das Herz schlägt, wird Blut in die Arterien gepumpt, was eine vorübergehende Zunahme des Blutvolumens in den Arterien bewirkt. Dies führt zu Schwankungen in der Lichtmenge, die vom Gewebe absorbiert oder durchgelassen wird.
Lichtinteraktion mit Blut: Bei der PPG wird in der Regel eine Lichtquelle (in der Regel eine Leuchtdiode oder LED) verwendet, um Licht in das Gewebe zu senden, und ein Fotodetektor, um die Intensität des Lichts zu messen, das aus dem Gewebe austritt. Sauerstoffhaltiges Hämoglobin (HbO2) und deoxygeniertes Hämoglobin (Hb) haben unterschiedliche Absorptionseigenschaften für verschiedene Wellenlängen des Lichts, insbesondere im roten und infraroten Spektrum.
Arterielle Pulsation: Wenn das Herz schlägt, treibt es eine Welle von Blut durch die Arterien. Dieser pulsierende Blutfluss verursacht Schwankungen in der Menge des vom Gewebe absorbierten Lichts. Während der Systole (wenn sich das Herz zusammenzieht) nimmt das arterielle Blutvolumen zu, was zu einer Abnahme der Lichtdurchlässigkeit führt. Während der Diastole (wenn sich das Herz entspannt) verringert sich das Blutvolumen, was zu einer erhöhten Lichtdurchlässigkeit führt. Diese Schwankungen der Lichtintensität entsprechen dem pulsierenden Charakter des Blutflusses.
Messung der Blutsauerstoffsättigung (SpO2): PPG kann auch zur Schätzung der Blutsauerstoffsättigung (SpO2) verwendet werden. Dies geschieht durch den Vergleich der Absorption von rotem und infrarotem Licht. Sauerstoffreiches Blut absorbiert weniger Infrarotlicht und mehr rotes Licht im Vergleich zu sauerstoffarmem Blut. Durch die Analyse des Verhältnisses von rotem zu infrarotem Licht, das vom Gewebe absorbiert wird, kann das Gerät den Prozentsatz der Sauerstoffsättigung im Blut abschätzen.
Signalverarbeitung und -analyse: Das vom Photodetektor erhaltene PPG-Rohsignal wird einer Signalverarbeitung unterzogen, um Rauschen und Artefakte zu entfernen. Es werden Algorithmen angewendet, um die pulsierende Komponente des Signals zu identifizieren und relevante physiologische Parameter wie Herzfrequenz und SpO2 zu extrahieren.
Anwendung: PPG wird häufig in medizinischen und tragbaren Geräten zur Überwachung der Vitalparameter eingesetzt. Sie findet sich in Pulsoximetern, die SpO2 und Pulsfrequenz messen, sowie in Fitness-Trackern und Smartwatches, die die Herzfrequenz überwachen. PPG wird auch zur Beurteilung der Gefäßgesundheit und zur Erkennung bestimmter Erkrankungen wie Herzrhythmusstörungen und Schlafapnoe eingesetzt.

Die Photoplethysmographie ein optisches Verfahren ist, das die Wechselwirkung zwischen Licht und Blutvolumenänderungen im Gewebe nutzt, um physiologische Parameter wie Herzfrequenz, Pulsfrequenz und Sauerstoffsättigung im Blut zu messen. Durch die Analyse von Schwankungen in der Lichtabsorption oder -transmission liefert die PPG wertvolle Informationen über den Blutfluss und die Sauerstoffversorgung in den peripheren Blutgefäßen.

IBI - Interbeat Interval

IBI steht für Interbeat Intervall und bezieht sich auf die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen, die auch als R-R-Intervalle bezeichnet werden. Die Messung des IBI ist entscheidend für das Verständnis der Herzfrequenzvariabilität (HRV) und die Bewertung der rhythmischen Muster der Herzschläge.

IBI-Daten werden häufig in der medizinischen und physiologischen Forschung verwendet, um Erkenntnisse über die Aktivität des autonomen Nervensystems, die kardiovaskuläre Gesundheit und verschiedene physiologische Zustände zu gewinnen.

Hier finden Sie eine wissenschaftliche Erklärung von IBI:

R-R-Intervalle und Herzfrequenz: Die Tätigkeit des Herzens ist durch einen sich wiederholenden Zyklus von Kontraktionen (Systole) und Entspannungen (Diastole) gekennzeichnet. Die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden systolischen Spitzenwerten, die der R-Welle in einem Elektrokardiogramm (EKG) entsprechen, wird als R-R-Intervall bezeichnet. Der Kehrwert des R-R-Intervalls ist die Herzfrequenz, ausgedrückt in Schlägen pro Minute (bpm). Längere R-R-Intervalle weisen auf eine langsamere Herzfrequenz hin, während kürzere Intervalle eine schnellere Herzfrequenz anzeigen.
Physiologische Regulierung: Die Variabilität des IBI, die als Herzfrequenzvariabilität (HRV) bezeichnet wird, wird durch das autonome Nervensystem (ANS) beeinflusst. Das ANS besteht aus dem sympathischen und dem parasympathischen Zweig, die die Herzfrequenz und den Herzrhythmus steuern. Das Gleichgewicht zwischen diesen Zweigen wirkt sich auf den IBI aus und spiegelt die Fähigkeit des Körpers wider, sich an veränderte physiologische und umweltbedingte Bedingungen anzupassen.
Sympathische und parasympathische Modulation: Das sympathische Nervensystem ist für die "Kampf-oder-Flucht"-Reaktion verantwortlich, die zu einer erhöhten Herzfrequenz und verkürzten R-R-Intervallen führt. Der Parasympathikus hingegen ist für die "Ruhe- und Verdauungsreaktion" zuständig, die zu einer verringerten Herzfrequenz und verlängerten Herzfrequenzintervallen führt. Das dynamische Zusammenspiel zwischen diesen beiden Bereichen führt zu der Variabilität, die beim IBI zu beobachten ist.
HRV-Analyse: Die Analyse der IBI-Daten bietet Einblicke in die autonome Kontrolle der Herzfrequenz. Die HRV-Analyse umfasst die Quantifizierung der Variabilität zwischen aufeinanderfolgenden R-R-Intervallen. Zu den gängigen Messgrößen gehören Parameter im Zeitbereich (z. B. Standardabweichung der R-R-Intervalle) und im Frequenzbereich (z. B. Analyse der spektralen Leistungsdichte der IBI-Daten).
Klinische Anwendungen und Forschungsanwendungen: IBI- und HRV-Analysen werden zur Beurteilung der kardiovaskulären Gesundheit, des Stressniveaus, der autonomen Dysfunktion und des allgemeinen Wohlbefindens eingesetzt. Anomalien in HRV-Mustern können auf verschiedene Erkrankungen hinweisen, darunter Herzkrankheiten, Diabetes und Störungen des autonomen Nervensystems.
Messtechniken: IBI wird in der Regel mit einem EKG gemessen, das die elektrische Aktivität des Herzens aufzeichnet. Aus der EKG-Wellenform werden die R-R-Intervalle extrahiert, die genaue Zeitangaben zwischen den Herzschlägen liefern. Andere Verfahren wie die Photoplethysmographie (PPG) können ebenfalls zur Schätzung des IBI auf der Grundlage von Schwankungen des Blutvolumens verwendet werden.

Das Interbeat Interval (IBI) bezieht sich auf die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen, welche auch als R-R-Intervall bezeichnet wird. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewertung der Herzfrequenzvariabilität (HRV) und der Funktion des autonomen Nervensystems. Durch die Analyse von IBI-Daten erhalten Forscher und Kliniker Einblicke in die kardiovaskuläre Gesundheit, das Stressniveau und die autonome Kontrolle von Herzfrequenz und -rhythmus.

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