stringtranslate.com

Увлечение мозговыми волнами

Синхронизация мозговых волн , также называемая синхронизацией мозговых волн или нейронной синхронизацией , относится к наблюдению за тем, что мозговые волны (крупномасштабные электрические колебания в мозге) естественным образом синхронизируются с ритмом периодических внешних стимулов, таких как мерцающий свет, [1] речь, [2] музыка, [3] или тактильные стимулы.

Поскольку различные состояния сознания могут быть связаны с различными доминирующими частотами мозговых волн, [4] предполагается, что вовлечение мозговых волн может вызывать желаемое состояние. Исследователи обнаружили, например, что акустическое вовлечение дельта-волн в медленноволновом сне имело функциональный эффект улучшения памяти у здоровых людей. [5]

Нейронные колебания

Нейронные колебания представляют собой ритмическую или повторяющуюся электрохимическую активность в мозге и центральной нервной системе . [6] Такие колебания можно охарактеризовать по их частоте , амплитуде и фазе . Нейронная ткань может генерировать колебательную активность, управляемую механизмами внутри отдельных нейронов , а также взаимодействиями между ними. Они также могут регулировать частоту для синхронизации с периодической вибрацией внешних акустических или визуальных стимулов . [7] [8]

Активность нейронов генерирует электрические токи ; а синхронное действие нейронных ансамблей в коре головного мозга, состоящих из большого количества нейронов , производит макроскопические колебания . Эти явления можно отслеживать и графически документировать с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ). ЭЭГ-представления этих колебаний обычно обозначаются термином «мозговые волны» в просторечии. [9] [10]

Метод регистрации нейронной электрической активности мозга с помощью электрохимических показаний, снятых с кожи головы , возник в результате экспериментов Ричарда Кейтона в 1875 году, результаты которых были развиты в ЭЭГ Гансом Бергером в конце 1920-х годов.

Нейронные колебания и когнитивные функции

Функциональная роль нейронных колебаний до сих пор не полностью изучена; [11] однако было показано, что они коррелируют с эмоциональными реакциями, контролем движений и рядом когнитивных функций, включая передачу информации, восприятие и память. [12] [13] [14] В частности, нейронные колебания, в частности тета- активность, тесно связаны с функцией памяти, а связь между тета- и гамма- активностью считается жизненно важной для функций памяти, включая эпизодическую память . [15] [16] [17]

Этимология

Увлечение — это термин, изначально полученный из теории сложных систем . Теория объясняет, как два или более независимых, автономных осциллятора с разными ритмами или частотами , когда они расположены в непосредственной близости, где они могут взаимодействовать достаточно долго, взаимно влияют друг на друга, в степени, зависящей от силы связи . Затем они подстраиваются до тех пор, пока оба не начнут колебаться с одинаковой частотой. Примерами служат механическое увлечение или циклическая синхронизация двух электрических сушилок для одежды, расположенных в непосредственной близости, и биологическое увлечение, очевидное в синхронизированном освещении светлячков . [18]

Увлечение — это концепция, впервые выявленная голландским физиком Христианом Гюйгенсом в 1665 году, который обнаружил это явление во время эксперимента с маятниковыми часами: он привел каждый из них в движение и обнаружил, что, когда он вернулся на следующий день, колебания их маятников были синхронизированы. [19]

Такое увлечение происходит из-за того, что небольшие количества энергии передаются между двумя системами, когда они не совпадают по фазе таким образом, что возникает отрицательная обратная связь . Поскольку они принимают более стабильное фазовое соотношение, количество энергии постепенно уменьшается до нуля, причем системы с большей частотой замедляются, а другие ускоряются. [20]

Термин «увлечение» использовался для описания общей тенденции многих физических и биологических систем синхронизировать свою периодичность и ритм посредством взаимодействия. Эта тенденция была определена как имеющая особое отношение к изучению звука и музыки в целом и акустических ритмов в частности. Наиболее известные примеры нейромоторного увлечения акустическими стимулами можно наблюдать в спонтанном постукивании ногой или пальцем в ритмическом ритме песни .

Мозговые волны или нейронные колебания разделяют основные составляющие с акустическими и оптическими волнами , включая частоту, амплитуду и периодичность. Следовательно, открытие Гюйгенса ускорило исследование [ требуется ссылка ] того, может ли синхронная электрическая активность корковых нейронных ансамблей не только изменяться в ответ на внешние акустические или оптические стимулы , но также увлекать или синхронизировать свою частоту с частотой определенного стимула. [21] [22] [23] [24]

Синхронизация мозговых волн — это разговорное выражение для «нейронной синхронизации» [25] , термина, используемого для обозначения способа, с помощью которого совокупная частота колебаний, производимых синхронной электрической активностью в ансамблях корковых нейронов , может подстраиваться для синхронизации с периодической вибрацией внешних стимулов, таких как устойчивая акустическая частота, воспринимаемая как высота тона , регулярно повторяющийся рисунок прерывистых звуков, воспринимаемый как ритм, или регулярно ритмично прерывистый мигающий свет.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Нотбом, Анника; Куртс, Юрген; Херрманн, Кристоф С. (2016). «Модификация мозговых колебаний посредством ритмической световой стимуляции дает доказательства для увлечения, но не для суперпозиции событийно-связанных ответов». Frontiers in Human Neuroscience . 10 : 10. doi : 10.3389/fnhum.2016.00010 . ISSN 1662-5161  . PMC  4737907. PMID  26869898.
  2. ^ Динг, Най; Саймон, Джонатан З. (2014). «Кортикальная синхронизация с непрерывной речью: функциональные роли и интерпретации». Frontiers in Human Neuroscience . 8 : 311. doi : 10.3389/fnhum.2014.00311 . ISSN  1662-5161. PMC 4036061. PMID 24904354  . 
  3. ^ Thaut, Michael H. (2015-01-01), Altenmüller, Eckart; Finger, Stanley; Boller, François (ред.), "Глава 13 - Открытие слухо-моторной синхронизации человека и ее роль в развитии нейрологической музыкальной терапии", Progress in Brain Research , Music, Neurology, and Neuroscience: Evolution, the Musical Brain, Medical Conditions, and Therapies, 217 , Elsevier: 253–266, doi :10.1016/bs.pbr.2014.11.030, ISBN 9780444635518, PMID  25725919 , получено 2021-12-01
  4. ^ Кантор, Дэвид С.; Эванс, Джеймс Р. (2013-10-18). Клиническая нейротерапия: применение методов лечения. Academic Press. ISBN 9780123972910.
  5. ^ Diep, Charmaine; Ftouni, Suzanne; Manousakis, Jessica E; Nicholas, Christian L; Drummond, Sean PA; Anderson, Clare (2019-11-06). "Акустическое улучшение медленноволнового сна с помощью нового автоматизированного устройства улучшает исполнительные функции у мужчин среднего возраста". Sleep . 43 (1). doi : 10.1093/sleep/zsz197 . ISSN  0161-8105. PMID  31691831.
  6. ^ Бужаки, Дьёрдь. "нейронные колебания | Определение, типы и синхронизация". Encyclopaedia Britannica . Получено 7 января 2021 г. .
  7. ^ Нидермейер Э. и да Силва Ф. Л., Электроэнцефалография: основные принципы, клиническое применение и смежные области. Lippincott Williams & Wilkins, 2004.
  8. ^ «Нейробиоуправление в столичном округе».Суббота, 30 июля 2022 г.
  9. ^ da Silva FL (1991). «Нейронные механизмы, лежащие в основе мозговых волн: от нейронных мембран до сетей». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 79 (2): 81–93. doi :10.1016/0013-4694(91)90044-5. PMID  1713832.
  10. ^ Купер Р., Винтер А., Кроу Х., Уолтер В. Г. (1965). «Сравнение подкорковой, корковой и скальповой активности с использованием хронически постоянных электродов у человека». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 18 (3): 217–230. doi :10.1016/0013-4694(65)90088-x. PMID  14255050.
  11. ^ Ллинас, RR (2014). «Внутренние электрические свойства нейронов млекопитающих и функции ЦНС: историческая перспектива». Front Cell Neurosci . 8 : 320. doi : 10.3389/fncel.2014.00320 . PMC 4219458 . PMID  25408634. 
  12. ^ Fries P (2005). «Механизм когнитивной динамики: нейронная коммуникация через нейронную когерентность». Тенденции в когнитивных науках . 9 (10): 474–480. doi :10.1016/j.tics.2005.08.011. PMID  16150631. S2CID  6275292.
  13. ^ Фелл Дж., Аксмахер Н. (2011). «Роль фазовой синхронизации в процессах памяти». Nature Reviews Neuroscience . 12 (2): 105–118. doi :10.1038/nrn2979. PMID  21248789. S2CID  7422401.
  14. ^ Шницлер А., Гросс Дж. (2005). «Нормальная и патологическая колебательная связь в мозге». Nature Reviews Neuroscience . 6 (4): 285–296. doi :10.1038/nrn1650. PMID  15803160. S2CID  2749709.
  15. ^ Бузаки Г. (2006). Ритмы мозга . Oxford University Press.
  16. ^ Nyhus, E; Curran T (июнь 2010). «Функциональная роль гамма- и тета-колебаний в эпизодической памяти». Neuroscience and Biobehavioral Reviews . 34 (7): 1023–1035. doi :10.1016/j.neubiorev.2009.12.014. PMC 2856712. PMID  20060015 . 
  17. ^ Рутисхаузер У., Росс ИБ, Мамелак АН., Шуман Э.М. (2010). «Сила человеческой памяти предсказывается фазовой синхронизацией тета-частоты отдельных нейронов» (PDF) . Nature . 464 (7290): 903–907. Bibcode : 2010Natur.464..903R. doi : 10.1038/nature08860. PMID  20336071. S2CID  4417989.
  18. ^ Néda Z, Ravasz E, Brechet Y, Vicsek T, Barabsi AL (2000). «Процесс самоорганизации: звук хлопков множества рук». Nature . 403 (6772): 849–850. arXiv : cond-mat/0003001 . Bibcode :2000Natur.403..849N. doi :10.1038/35002660. PMID  10706271. S2CID  4354385.
  19. ^ Pantaleone J (2002). «Синхронизация метрономов». American Journal of Physics . 70 (10): 992–1000. Bibcode : 2002AmJPh..70..992P. doi : 10.1119/1.1501118.
  20. ^ Беннетт, М., Шатц, М. Ф., Роквуд, Х. и Визенфельд, К., Часы Гюйгенса. Труды: Математика, Физические и Инженерные Науки, 2002, стр. 563-579.
  21. ^ Уилл, У. и Берг, Э., «Синхронизация мозговых волн и подстройка под периодические стимулы» Neuroscience Letters , т. 424, 2007, стр. 55–60.
  22. ^ Кейд, ГМ и Коксхед, Ф., Пробужденный разум, биологическая обратная связь и развитие высших состояний сознания. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Delacorte Press, 1979.
  23. ^ Неер, А., «Слуховое вождение, наблюдаемое с помощью скальповых электродов у нормальных людей». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология , т. 13, 1961, стр. 449–451.
  24. ^ Захарова Н. Н., Авдеев В. М. Функциональные изменения в центральной нервной системе при восприятии музыки. Журнал высшей нервной деятельности имени И. П. Павлова . Том 32, № 5, 1981, стр. 915-924.
  25. ^ Obleser , J., Kayser, C., «Нейронная синхронизация и выбор внимания в слушающем мозге», Тенденции в когнитивных науках , том 23, № 11, 913-926

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки