Увлечение мозговых волн
Увлечение мозговых волн , также называемое синхронизацией мозговых волн или нейронным увлечением , относится к наблюдению, что мозговые волны (крупномасштабные электрические колебания в мозгу) естественным образом синхронизируются с ритмом периодических внешних раздражителей, таких как мерцающий свет, [ 1 ] речь, [ 2 ] музыка, [ 3 ] или тактильные стимулы.
Поскольку разные состояния сознания могут быть связаны с разными доминирующими частотами мозговых волн, [ 4 ] предполагается, что увлечение мозговых волн может вызвать желаемое состояние. Исследователи обнаружили, например, что акустическое увлечение дельта-волн во время медленного сна оказывает функциональный эффект на улучшение памяти у здоровых людей. [ 5 ]
Нейронные колебания
[ редактировать ]Нейронные колебания — это ритмичная или повторяющаяся электрохимическая активность в мозге и центральной нервной системе . [ 6 ] Такие колебания можно охарактеризовать их частотой , амплитудой и фазой . Нервная ткань может генерировать колебательную активность, обусловленную механизмами внутри отдельных нейронов , а также взаимодействиями между ними. Они также могут регулировать частоту для синхронизации с периодической вибрацией внешних акустических или визуальных раздражителей . [ 7 ] [ 8 ]
Деятельность нейронов генерирует электрические токи ; а синхронное действие нейронных ансамблей в коре головного мозга, состоящих из большого количества нейронов , вызывает 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 ]
Техника регистрации нейронной электрической активности в мозге на основе электрохимических показаний, снятых с кожи головы , возникла в результате экспериментов Ричарда Катона в 1875 году, результаты которого были преобразованы в ЭЭГ Гансом Бергером в конце 1920-х годов.
Нейронные колебания и когнитивные функции
[ редактировать ]Функциональная роль нейронных колебаний до сих пор не до конца понятна; [ 11 ] однако было показано, что они коррелируют с эмоциональными реакциями, моторным контролем и рядом когнитивных функций, включая передачу информации, восприятие и память. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] В частности, нейронные колебания, в частности тета- активность, во многом связаны с функцией памяти, а связь между тета- и гамма -активностью считается жизненно важной для функций памяти, включая эпизодическую память . [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]
Этимология
[ редактировать ]Вовлечение – это термин, первоначально выведенный из теории сложных систем . Теория объясняет, каким образом два или более независимых, автономных осциллятора с разными ритмами или частотами , когда они расположены рядом, где они могут взаимодействовать достаточно долго, влияют друг на друга взаимно, в степени, зависящей от силы связи . Затем они регулируются до тех пор, пока оба не начнут колебаться с одинаковой частотой. Примеры включают механическое вовлечение или циклическую синхронизацию двух электрических сушилок для одежды, расположенных в непосредственной близости, а также биологическое вовлечение, проявляющееся 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 их в движение и обнаружил, что, когда он вернулся на следующий день, все колебания маятников синхронизировались. [ 19 ]
Такое увлечение происходит потому, что небольшие количества энергии передаются между двумя системами, когда они не совпадают по фазе, таким образом, что возникает отрицательная обратная связь . Поскольку они предполагают более устойчивое соотношение фаз, количество энергии постепенно снижается до нуля, при этом системы большей частоты 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 особенно актуальная для изучения звука и музыки в целом и акустических ритмов в частности. Наиболее знакомые примеры нейромоторной реакции на акустические стимулы можно наблюдать в спонтанном постукивании ногой или пальцем в ритмичный ритм песни .
Мозговые волны, или нейронные колебания , имеют общие фундаментальные составляющие с акустическими и оптическими волнами , включая частоту, амплитуду и периодичность. Следовательно, открытие Гюйгенса ускорило исследование. [ нужна ссылка ] выяснить, может ли синхронная электрическая активность кортикальных , но нейронных ансамблей не только изменяться в ответ на внешние акустические или оптические стимулы также захватывать или синхронизировать их частоту с частотой конкретного стимула. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
Увлечение мозговых волн — это разговорное выражение «нейронное увлечение». [ 25 ] Это термин, используемый для обозначения способа, которым совокупная частота колебаний, создаваемых синхронной электрической активностью в ансамблях корковых нейронов , может приспосабливаться к периодической вибрации внешних стимулов, таких как устойчивая акустическая частота, воспринимаемая как высота тона , регулярно повторяющийся образец прерывистых звуков, воспринимаемых как ритм, или регулярно ритмично прерывистый мигающий свет.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Нотбом, Анника; Куртс, Юрген; Херрманн, Кристоф С. (2016). «Модификация колебаний мозга с помощью ритмической световой стимуляции свидетельствует о вовлечении, но не о суперпозиции реакций, связанных с событиями» . Границы человеческой неврологии . 10:10 . дои : 10.3389/fnhum.2016.00010 . ISSN 1662-5161 . ПМЦ 4737907 . ПМИД 26869898 .
- ^ Дин, Най; Саймон, Джонатан З. (2014). «Корковое вовлечение в непрерывную речь: функциональные роли и интерпретации» . Границы человеческой неврологии . 8 : 311. дои : 10.3389/fnhum.2014.00311 . ISSN 1662-5161 . ПМК 4036061 . ПМИД 24904354 .
- ^ Таут, Михаэль Х. (01 января 2015 г.), Альтенмюллер, Эккарт; Фингер, Стэнли; Боллер, Франсуа (ред.), «Глава 13 - Открытие слухо-моторного увлечения человека и его роль в развитии неврологической музыкальной терапии» , «Прогресс в исследованиях мозга , музыка, неврология и неврология: эволюция, музыкальный мозг», Medical Conditions and Therapies, 217 , Elsevier: 253–266, doi : 10.1016/bs.pbr.2014.11.030 , ISBN 9780444635518 , PMID 25725919 , получено 1 декабря 2021 г.
- ^ Кантор, Дэвид С.; Эванс, Джеймс Р. (18 октября 2013 г.). Клиническая нейротерапия: применение методов лечения . Академическая пресса. ISBN 9780123972910 .
- ^ Дип, Чармейн; Фтуни, Сюзанна; Манусакис, Джессика Э; Николас, Кристиан Л; Драммонд, Шон, Пенсильвания; Андерсон, Клэр (06 ноября 2019 г.). «Акустическое улучшение медленноволнового сна с помощью нового автоматизированного устройства улучшает исполнительные функции у мужчин среднего возраста» . Спать . 43 (1). дои : 10.1093/sleep/zsz197 . ISSN 0161-8105 . ПМИД 31691831 .
- ^ Бужаки, Дьердь. «Нейронные колебания | Определение, типы и синхронизация» . Британская энциклопедия . Проверено 7 января 2021 г.
- ^ Нидермейер Э. и да Силва Ф.Л., Электроэнцефалография: основные принципы, клиническое применение и смежные области. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс, 2004.
- ^ «Нейрофидбэк столичного округа» . Суббота, 30 июля 2022 г.
- ^ да Силва, Флорида (1991). «Нейральные механизмы, лежащие в основе мозговых волн: от нервных мембран к сетям». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 79 (2): 81–93. дои : 10.1016/0013-4694(91)90044-5 . ПМИД 1713832 .
- ^ Купер Р., Винтер А., Кроу Х., Уолтер В.Г. (1965). «Сравнение подкорковой, кортикальной активности и активности кожи головы с использованием постоянно действующих электродов у человека». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 18 (3): 217–230. дои : 10.1016/0013-4694(65)90088-x . ПМИД 14255050 .
- ^ Ллинас, Р.Р. (2014). «Внутренние электрические свойства нейронов млекопитающих и функции ЦНС: историческая перспектива» . Переднеклеточные нейроны . 8 : 320. дои : 10.3389/fncel.2014.00320 . ПМК 4219458 . ПМИД 25408634 .
- ^ Фрис П. (2005). «Механизм когнитивной динамики: нейронная связь через когерентность нейронов». Тенденции в когнитивных науках . 9 (10): 474–480. дои : 10.1016/j.tics.2005.08.011 . ПМИД 16150631 . S2CID 6275292 .
- ^ Фелл Дж., Аксмахер Н. (2011). «Роль фазовой синхронизации в процессах памяти». Обзоры природы Неврология . 12 (2): 105–118. дои : 10.1038/nrn2979 . ПМИД 21248789 . S2CID 7422401 .
- ^ Шницлер А., Гросс Дж (2005). «Нормальная и патологическая колебательная связь в мозге». Обзоры природы Неврология . 6 (4): 285–296. дои : 10.1038/nrn1650 . ПМИД 15803160 . S2CID 2749709 .
- ^ Бузаки Г (2006). Ритмы мозга . Издательство Оксфордского университета.
- ^ Нихус, Э; Карран Т. (июнь 2010 г.). «Функциональная роль гамма- и тета-колебаний в эпизодической памяти» . Неврологические и биоповеденческие обзоры . 34 (7): 1023–1035. doi : 10.1016/j.neubiorev.2009.12.014 . ПМЦ 2856712 . ПМИД 20060015 .
- ^ Рутисхаузер У, Росс И.Б., Мамелак А.Н., Шуман Э.М. (2010). «Сила человеческой памяти прогнозируется с помощью фазовой блокировки тета-частоты отдельных нейронов» (PDF) . Природа . 464 (7290): 903–907. Бибкод : 2010Natur.464..903R . дои : 10.1038/nature08860 . ПМИД 20336071 . S2CID 4417989 .
- ^ Неда З., Равас Э., Бреше Ю., Вичек Т., Барабси А.Л. (2000). «Процесс самоорганизации: звук хлопков многих рук». Природа 403 (6772): 849–850. arXiv : cond-mat/0003001 . Бибкод : 2000Nature.403..849N . дои : 10.1038/35002660 . ПМИД 10706271 . S2CID 4354385 .
- ^ Панталеоне Дж (2002). «Синхронизация метрономов». Американский журнал физики . 70 (10): 992–1000. Бибкод : 2002AmJPh..70..992P . дои : 10.1119/1.1501118 .
- ^ Беннетт М., Шац М.Ф., Роквуд Х. и Визенфельд К., Часы Гюйгенса. Труды: Математика, физические и технические науки, 2002, стр. 563–579.
- ^ Уилл У. и Берг Э., «Синхронизация мозговых волн и увлечение периодическими стимулами», Neuroscience Letters , Vol. 424, 2007, стр. 55–60.
- ^ Кейд, Г.М. и Коксхед, Ф., Пробуждённый разум, биологическая обратная связь и развитие высших состояний сознания. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Delacorte Press, 1979.
- ^ Неер, А., «Слуховое вождение, наблюдаемое с помощью скальповых электродов у нормальных людей. Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология , том 13, 1961, стр. 449–451.
- ^ Zakharova, N. N., and Avdeev, V. M., "Functional changes in the central nervous system during music perception. Zhurnal vysshei nervnoi deiatelnosti imeni IP Pavlova Vol. 32, No. 5, 1981, pp 915-924.
- ^ Облесер , Дж., Кайзер, К., «Нейронное вовлечение и селекция внимания в слушающем мозге, Тенденции в когнитивных науках» , Том 23, № 11, 913-926
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Уилл Ю, Берг Э (31 августа 2007 г.). «Синхронизация мозговых волн и увлечение периодическими акустическими стимулами». Письма по неврологии . 424 (1): 55–60. дои : 10.1016/j.neulet.2007.07.036 . ПМИД 17709189 . S2CID 18461549 .
- Китайо, К.; Ханакава, Т.; Ильмониеми, Р.Дж.; Миниусси, К. (2015). Манипулятивные подходы к динамике человеческого мозга . Темы исследования границ. Фронтирс Медиа С.А. п. 165. ИСБН 978-2-88919-479-7 .
- Таут, М.Х., Ритм, музыка и мозг: научные основы и клиническое применение (исследования новой музыки). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Рутледж, 2005.
- Бергер Дж. и Туроу Г. (ред.), Музыка, наука и ритмичный мозг: культурные и клинические последствия. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Рутледж, 2011.
