Exploratory study of the effect of binaural beat stimulation on the EEG activity pattern in resting state using artificial neural networks

Angststörungen befallen fast 7,3 Prozent der Weltbevölkerung. Einer von 14 Menschen leidet im Laufe eines Jahres an einer Angststörung. In Verbindung mit Stimmungsstörungen können Angstzustände auch die Symptome und Auswirkungen anderer Krankheiten wie Depressionen und Suizidalität auslösen oder verstärken. Binaurale Beats sind eine niederfrequente Art der akustischen Stimulation, die wahrgenommen wird, wenn die Person zwei leicht unterschiedlichen Wellenfrequenzen von 200 bis 900 Hz ausgesetzt ist. Binaurale Beats können zur Verringerung von Ängsten und zur Veränderung anderer psychologischer Zustände beitragen, indem sie kognitive Prozesse und Stimmungslagen verändern. In dieser Arbeit haben wir einen binauralen Beat mit einer Frequenz von 5 Hz bei 6 verschiedenen Versuchspersonen angewendet, um eine relevante Veränderung ihrer Gehirnwellen vor und nach den Stimuli festzustellen. Die Stimuli wurden 20 Minuten lang in 10 getrennten Sitzungen angewendet. Wir bewerteten die Unterschiede mit einem Multi-Layer-Perceptron-Klassifikator im Vergleich zu nicht-parametrischen Tests und elektromagnetischer Tomographie des Gehirns mit niedriger Auflösung (eLORETA). eLORETA zeigte bemerkenswerte Veränderungen im hohen Alpha. Sowohl eLORETA als auch MLP-Ansätze zeigten herausragende Veränderungen im hohen Beta. MLP zeigte signifikante Veränderungen der Theta-Gehirnströme. Unsere Studie zeigte eine hohe Alpha-Modulation im limbischen Lappen, was auf eine mögliche Verringerung der Aktivierung des sympathischen Systems in der untersuchten Stichprobe hindeutet. Unsere Hauptergebnisse zu eLORETA deuten auf eine starke Zunahme der Stromverteilung, vor allem von Alpha 2, im vorderen Cingulum hin, das mit der Überwachung von Fehlern in Bezug auf soziales Verhalten, Anerkennung und Ausdruck von Emotionen zusammenhängt. Wir haben auch festgestellt, dass MLPs in der Lage sind, die Hauptunterschiede mit hoher Trennschärfe in Delta und Theta aufzuzeigen.