Що таке мозкові хвилі?

Мозок містить мільярди нейронів, і кожен окремий нейрон з'єднується з тисячами інших. Зв'язок відбувається між ними через невеликі електричні струми, які проходять по нейронах. Коли всі ці нейрони активовані, вони виробляють електричні імпульси - уявіть хвилю, що поширюється у натовпі на спортивній арені - ця синхронізована електрична активність призводить до виникнення «мозкових хвиль».

Що таке ЕЕГ? Як це генерується?

Коли багато нейронів взаємодіють таким чином одночасно, ця активність є достатньо сильною для виявлення навіть поза мозком. Розміщуючи електроди на шкірі голови, цю активність можна посилювати, аналізувати і візуалізувати. Цей процес - електроенцефалографія (ЕЕГ), а електроенцефалограма - фантастичне слово, яке позначає графік електричної активності мозку.

ЕЕГ реєструється з поверхні голови. Вимірювані потенціали поверхні (мікровольти) є продуктом нейронів головного мозку у верхньому шарі кори. Кора містить зовнішні інформаційні процеси мозку. Основні ЕЕГ-сигнали виробляються пірамідальними клітинами, оскільки вони орієнтовані таким чином, як виробляється вимірювана напруга. ЕЕГ є епіфеноменом (побічним ефектом) активності мозку, але не є прямим заходом обробки інформації, таким як запис потенціалів дії.

Одним із способів передачі інформації ЕЕГ «мозкових хвиль» є їхня частота. Деякі коливання, виміряні на шкірі голови, виникають більше 30 циклів за секунду (і до 100 циклів в секунду!). Ці цикли, які також називаються частотами, вимірюються у герцах (Гц), на честь німецького вченого Генріха Рудольфа Герца, який довів існування електромагнітних хвиль.
Мозкові хвилі складаються з п'яти частотних діапазонів, кожен з яких відповідає грецькій букві. Різні мозкові хвилі можна розпізнати за їхніми амплітудами і частотами.
Розглянемо хвилі головного мозку, починаючи із найвищої частоти до найнижчої.

ГАММА-ХВИЛІ

Гамма-мозкові хвилі мають найвищу частоту серед усіх мозкових хвиль, що коливається від 30 до 100 Гц. Вони пов'язані з піковою концентрацією і високим рівнем когнітивного функціонування. Низький рівень гамма-активності пов'язаний з труднощами у навчанні, порушенням розумових процесів та обмеженням пам'яті, тоді як висока гамма-активність корелюється з високим IQ, співчуттям, чудовою пам'яттю та щастям.

Гамма-хвилі в даний час має обмежену клінічну цінність, оскільки вважається, що вони не можуть бути ефективно виміряні з використанням поточної технології ЕЕГ, обумовленої перешкодами, які викликаються м'язами. Хоча перспективні дослідження припускають, що гамма-тренування може бути успішно впроваджено для підвищення інтелекту, це не буде належно впроваджено в клініці доти, доки це питання технології не буде вирішено.

Гамма- і тета-хвилі працюють разом для набору нейронів, які стимулюють активність локальних нейронних стовпів. Вони пов'язані з кортикальною обробкою, когнітивними функціями, а також потенційно пов'язана з медитативними станами, хоча дослідження з цього питання нечіткі.

БЕТА-ХВИЛІ

Бета-хвилі (13-32 Гц) представляють наше нормальне пробудження в стані свідомості, коли увага спрямована на когнітивні завдання і зовнішній світ. Бета-хвилі - це активність, що домінує, коли ми пильні, уважні і беремо участь у вирішенні проблем, прийнятті рішень і зосередженій розумовій діяльності. Низькі бета-хвилі (13-15 Гц) вважаються "швидким байдикуванням", або роздумуванням, бета-хвилі з вищою активністю (15-22 Гц) супроводжують активні думки, і, нарешті, високі бета-хвилі (22-32 Гц) виникають при дуже складних думках, інтегруючи новий досвід, високу тривогу або хвилювання. Постійна високочастотна обробка не є ефективним засобом для запуску нашого мозку і може призвести до напруги і розслаблення, і якщо вони присутні вночі, то це може призвести до труднощів розслаблення і засинання.

Існують розбіжності щодо того, як три рівні бета-і гамма-хвиль розділяють своє розміщення в головному мозку. Хоча широко погоджено, що більш високі бета-частоти більше співвідносяться зі збудженням, деякі переконливо припускають, що вони в основному є результатом м'язового артефакту.

АЛЬФА-ХВИЛІ

Альфа-хвилі (8-13 Гц) домінують в моменти, коли переважають спокійні думки і під час подібних медитативних станів. Це стан спокою для мозку, альфа-хвилі допомагають загальній розумовій координації, спокою і пильності, інтеграції розуму та тіла і навчанню. Альфа-хвилі мають тенденцію до вищої частоти в правій півкулі, і занадто низькі альфа-хвилі в правій півкулі корелюють з негативною поведінкою, такою як соціальне абстрагування. Це також спостерігається у людей з депресією. Альфа-хвилі беруть участь у активному та адекватному гальмуванні нерелевантних сенсорних шляхів.

Альфа-хвилі пов'язані з розподілом ресурсів в корі і виникають в результаті резонансного процесу між таламусом і корою. Якщо розглядати таламус як ворота до кори, то альфа-хвилі можна розглядати як механізм, за допомогою якого сенсорні ворота до кори можуть бути закриті.

Ці хвилі тісно пов'язані з ретикулярною активацією, і беруть участь у механізмах розподілу ресурсів стосовно орієнтації та послідовності завдань.

Альфа-хвилі знижуються під час початку сну, при зосередженні на завданнях, а також це є нормальним наслідком старіння. Коли альфа-хвилі уповільнюються і частота тета-хвиль зростає, це часто є показником патологічно уповільнених високоамплітудних альфа-хвиль, що пов'язано з хворобою Паркінсона і зниженням когнітивної функції. Це свідчить про деградацію мієлінізації і загибель клітин в корі і відображає зростаючу метаболічну неефективність.

Після завершення завдання і даного зворотного зв'язку, високо функціонуючий мозок показує підвищений рівень альфа-хвиль. Це пов'язано з консолідацією завдання, що називається синхронізацією після посилення. Це являє собою і альфа-вибух в мозку, коли мозок консолідує інформацію.

ТЕТА-ХВИЛІ

Тета-хвилі (4-8 Гц) особливо залучені в процесі сну. Тета-хвилі кори часто спостерігаються у дітей молодшого віку, але у дітей старшого віку та дорослих вона має тенденцію з'являтися під час медитативних, сонних або сплячих станів (але не в найглибші стадії сну). Коли ми прокинулися, надлишкові рівні тета можуть призвести до почуття розсіяного або мрійливого стану. Дуже високі тета-хвилі в лівій півкулі, як вважають, призводять до відсутності організації, тоді як занадто високі тета-хвилі в правій півкулі призводять до імпульсивності. Тета-хвилі у людей з розладами уваги часто спостерігається більше по відношенню до передньої частини мозку.

ДЕЛЬТА-ХВИЛІ

Дельта-хвилі (0,5-4 Гц) є повільними мозковими хвилями, які починають з'являтися в стадії 3 циклу сну, і до стадії 4 переважають майже всю ЕЕГ-активність. На цьому етапі стимулюється загоєння і регенерація, і вони вважаються необхідними для відновних властивостей сну. Надлишок дельта-хвиль, коли людина прокидається, може призвести до складнощів у навчанні. Було встановлено, що у людей з різними типами травм головного мозку виробляються дельта-хвилі під час неспання, що робить надзвичайно важким виконання свідомих завдань.

Дослідження показують, що кіркові ланцюги генерують дельта-хвилі з частотою <1 Гц, тоді як високочастотні дельтові ритми - це властивість таламакортикальних клітин . Важливо, що дельта-хвилі можуть також відображати загальну активність нейротрансмітерів, зокрема таких як дофамін і ацетилхолін. Оскільки дельта-хвилі активні в мозкових мережах, які з'єднують кору і острівцеву частку з гіпоталамусом і стовбуром мозку, ці хвилі тісно пов'язані з фізіологічним інтерфейсом між мозком і тілом. Під час сну нейрони глобально гальмуються дельта-хвилями і гамма-аміномасляною кислотою (ГАМК).