Dieses Modell ist der bedeutendste Ansatz zur Erklärung von der Wirkungsweise des Biofeedbacks, historisch und methodisch gesehen. Es geht dabei darum durch Versuch und Irrtum am Erfolg zu lernen („Lernen am Erfolg“). Es wird hier ein physiologisches Verhalten gelernt (viszerales lernen). Bei isolierten und eng umschriebenen Funktionsverläufen ist dies gut sichtbar wie beispielsweise bei Muskelkontraktionskontrolle bei Blasenentleerungsstörungen aber auch bei komplexen Vorgängen. Bei komplexen Funktionsverläufen hat es einen geringeren Stellenwert wie beispielsweise bei der Regulation des Blutdrucks oder der Herzaktivität. So können bspw. Atmung, Kognitionen, Bilder in der Vorstellung, motorische Aktivitäten als Mediatoren für die Pulsbeschleunigung angesehen werden. In diesem Fall kann nicht mehr von einer direkten Verstärkung der autonomen Reaktion ausgegangen werden. Vielmehr werden hier Mediatorprozesse operant verstärkt. Dieses Modell stellt dennoch eine unverzichtbare Grundlage für die Planung und Durchführung von Experimenten und Behandlungskonzepten dar. Bei der klassischen Konditionierung wird der bedingte Reflex passiv gelernt. Aktiv erwirbt das Tier neues Verhalten durch instrumentelle oder operate Konditionierung. Dabei folgt unmittelbar auf eine zu lernende Reaktion ein belohnender oder bestrafender Reiz. Dies führt zu einer positiven oder negativen Verstärkung des Verhaltens. Das Verhalten selbst wirkt also operativ auf einen fördernden oder hemmenden Reiz, daher die Bezeichnung instrumentelles oder operantes Lernen. Viele menschliche und tierische Verhaltensweisen werden nach dem Prinzip des operanten Konditionierens erworben, aufrechterhalten und gehemmt. Operantes Lernen von physiologischen Reaktionen wurde zu einer wichtigen Behandlungsmethode. Die Anwendung des operanten Konditionierens hat aber gezeigt dass auch im autonomen Nervensystem Lernen in einem weit größeren Umfang möglich ist. Operantes Konditionieren mit Biofeedback. Am Menschen werden über die Technik des operanten Konditionierens autonome und zentralnervöse Vorgänge verändert. Wenn einer Versuchsperson die Herzfrequenz sicht- oder hörbar gemacht wird und ihr aufgetragen diese zu vermindern so genügen im allgemeinem eher zufällige Verminderungen der Herzfrequenz in der gewünschten Richtung als Belohnung und als Antrieb noch größere Veränderungen zu erreichen. Dadurch können ohne Medikament krankhafte Prozesse im Organismus verbessert werden. Erfolge wurden berichten beim behandeln von Herzrhythmusstörungen, Schmerzen durch Muskelverspannungen, bestimmte Epilepsien, Migräne, Einschlafstörungen und Erkrankungen und Lähmungen von Muskeln.
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