در علوم اعصاب نوسانات قشری، آلفا به عنوان خانوادهای از الگوها توصیف میشود. این نوسان، شیبهای توزیعشده توپوگرافیک، شبکههای جفتشدگی بلندمدت، كوتاهمدت و رویدادهای گذرا و شبیه به انفجار را تشکیل میدهد. این الگوها در سراسر پوست سر، در طول زمان و در میان u062stateهای شناختی متفاوت هستند.
شواهدی که در ادامه میآید مربوط به سازماندهی فضایی و زمانی است. منابع مورد بررسی در اینجا شامل ثبتهای خواب، نقشهبرداری حسی-حرکتی الکتروکورتیکوگرافیک، آزمایشهای حافظه کاری، وظایف ادراک هشیارانه، و مروری بر مهار تپشی است.
آنها با هم نشان میدهند که بسته به شرایط، همان باند آلفا میتواند با غلبه پیشانی، سرکوب پسسری، حذف همگامسازی حسی-حرکتی دوطرفه، یا دروازهبانی وابسته به فاز ظاهر شود.
ریتم آلفا چیست؟
ریتم آلفا که در ابتدا به عنوان یک موج سینوسی و روان با نوسان هشت تا دوازده چرخه در ثانیه (8–12 هرتز) مشاهده شد، یکی از برجستهترین شاخصها در ثبتهای الکتروانسفالوگرافی است. در حالی که این ریتم مدتها به عنوان یک نشانگر ساده برای بیداری همراه با آرامش توصیف میشد، این دیدگاه تنها بخش کوچکی از کارکرد واقعی آن را در بر میگیرد.
فعالیت آلفا نه تنها نشاندهنده وضعیت مغزی بیکار نیست، بلکه به صورت پویا در حین ادراک، توجه و حافظه فعال تغییر میکند و به جای خروجی یک مرکز مجزای منفرد، یک هماهنگی سازمانیافته را در سراسر شبکههای عصبی توزیعشده منعکس میکند. اگرچه دامنه و فرکانس مشخصه آن با میزان هوشیاری، نیازهای تکلیف و فیزیولوژی فردی نوسان میکند، اما ریتم آلفا به عنوان یک پنجره بنیادی به چگونگی سازماندهی و یکپارچهسازی اطلاعات پیچیده توسط مغز عمل میکند.
تغییرات توپوگرافی آلفا در سراسر پوست سر
قدرت آلفا به طور یکنواخت در سراسر پوست سر پخش نمیشود. در هر حالت خاص، این قدرت شیبهای مشخص قدامی-خلفی ایجاد میکند.
این شیبها بسته به فعالیت مغز میتوانند معکوس شوند. بنابراین، یک باند فرکانسی یکسان را نمیتوان با یک توپوگرافی واحد ثبت کرد.
الگوهای آلفا در خواب غیر REM
خواب غیر REM یک نمونه واضح از این موضوع است. در یک تحلیل توپوگرافیک از EEG خواب، طیفهای قدرت از 27 انشعاب محاسه شدند و نقشههای میانگین قدرت برای بخشهای 1 هرتزی بین 1.0 و 24.75 هرتز محاسبه گردیدند. تحلیل خوشهای، نقاط ثبت را به باندهای فرکانسی تقسیم کرد که شبیه به باندهای فرکانسی سنتی EEG بودند.
یکی از نشانههای برجسته، غلبه پیشانی در باند دلتا و آلفا بود. در خواب غیر REM، الگوی فضایی آلفا دارای وزن بیشتری در ناحیه پیشانی است که نشان میدهد وضعیت مغزی منطقهای، محل ظاهر شدن آلفا را حتی در یک محدوده فرکانسی محدود تغییر میدهد.
آیا محرومیت از خواب توپوگرافی آلفا را تغییر میدهد؟
محرومیت از خواب توپوگرافی را بیش از پیش تغییر داد. بیداری طولانیمدت باعث افزایش قدرت در محدوده فرکانس پایین بین 1 و 10.75 هرتز شد که بیشترین تغییر در ناحیه پیشانی رخ داد.
آلفا در درون این افزایش فرکانس پایین با وزن بیشتر در ناحیه پیشانی قرار گرفت. نسبت قدرت بازیابی به خط پایه نیز با نسبت قدرت بین نیمه اول و دوم شب خط پایه همخوانی داشت.
نویسندگان این تفاوتهای منطقهای را به عنوان نشانگرهای احتمالی تمایل به خواب تفسیر کردند، به طوری که نواحی پیشانی نیاز بالایی به بازیابی نشان میدهند.
ریتمهای آلفا در شناخت زمان بیداری
به طور معکوس، در شناخت زمان بیداری، این شیب میتواند در جهت مخالف تغییر کند. در طول یک تکلیف حافظه فعال، قدرت آلفا در نواحی الکترود پیشپیشانی افزایش و در نواحی پسسری کاهش یافت. این اثر زمانی که شرکتکنندگان مجبور به دستکاری اطلاعات بینایی-فضایی بودند، قویتر از زمانی بود که فقط باید آنها را حفظ میکردند.
این امر باعث ایجاد یک شیب تند قدامی-خلفی شد که در آن نواحی پیشانی آلفا را به دست آوردند در حالی که نواحی خلفی آلفا را از دست دادند. این الگو به عنوان وابسته به تکلیف توصیف میشود و یک ویژگی ایستا برای باند آلفا نیست.
الگوهای حساسیتزدایی همزمان آلفا مربوط به حس حرکتی
علاوه بر این، قشر حس حرکتی پروفایل فضایی دیگری را اضافه میکند. حساسیتزدایی همزمان مرتبط با رویداد آلفا، یا ERD، به کاهش قدرت آلفا در طول فعالسازی قشر مغز اشاره دارد.
ثبتهای الکتروکورتیکوگرافی در طول انقباضات ایزومتریک پایدار زبان، مشت یا پا نشان داد که ERD آلفای اولیه معمولاً منتشر بود و از نظر پیکرشناسی (سوماتوتوپیک) خاص نبود. حرکت یکطرفه اندام گاهی اوقات باعث ایجاد ERD آلفا در هر دو قشر حس حرکتی میشد.
بنابراین، الگوی فضایی ERD آلفا محدود به مرز عملکردی-آناتومیکی مورد انتظار باقی نمیماند.
الگوهای آلفا در ادراک آگاهانه
در نهایت، ادراک آگاهانه توزیع دیگری را در یک تکلیف بینایی-فضایی نشان داد. نویسندگان گزارش کردند که ریتمهای آلفای باند پایین پیش از محرک از حدود 6 تا 10 هرتز در نواحی پیشانی، آهیانهای و پسسری قویتر بودند، زمانی که شرکتکنندگان بعداً دیدن نشانه را در مقایسه با تلاشهای ناموفق گزارش کردند. به نظر میرسد این امر قبل از یک نتیجه ادراکی شناختهشده، در سراسر نواحی قشری توزیعشده گسترش مییابد.
ماهیت وابسته به وضعیت توپوگرافی آلفا
در میان این مثالها، توپوگرافی آلفا وابسته به وضعیت و وابسته به تکلیف است. این توپوگرافی میتواند غلبه پیشانی در خواب غیر REM، افزایش پیشپیشانی همراه با کاهش پسسری در حین حافظه فعال، ERD حس حرکتی منتشر، و قدرت پیش از محرک چند منطقهای را قبل از ادراک آگاهانه نشان دهد. یک باند اسمی یکسان میتواند اشکال فضایی متفاوتی به خود بگیرد.
وضعیت | توپوگرافی آلفا |
|---|---|
خواب غیر REM | غلبه پیشانی |
حافظه فعال | افزایش پیشپیشانی، کاهش پسسری |
حس حرکتی | ERD منتشر |
ادراک آگاهانه | قدرت پیش از محرک چند منطقهای |
کوپلینگ آلفا شبکههای ارتباطی برد بلند ایجاد میکند
نوسانات آلفا میتوانند به طور عملکردی در سراسر مناطق دوردست مغز کوپل شوند. این کوپلینگ نشان میدهد که نقاط دوردست میتوانند وارد ریتم آلفای مرتبطی شوند که این امر پیامدهایی برای کنترل بالا به پایین دارد.
در طول حفظ صرف اطلاعات بینایی-فضایی در حافظه فعال، تغییرات آلفا نسبتاً ناچیز بود. هنگامی که تکلیف نیاز به دستکاری اطلاعات داشت، همزمانی قویتری در نواحی پیشپیشانی ظاهر شد و سرکوب بزرگتری در نواحی پسسری پدیدار گشت.
در کنار این، فرکانس آلفای پیشپیشانی و پسسری شبیهتر شد و کوپلینگ عملکردی بین نواحی پیشپیشانی و پسسری تقویت گردید. این مطالعه همچنین تغییرات تاخیر آلفا را از قشر پیشپیشانی به نواحی بینایی اولیه گزارش کرد. نویسندگان این توالی را به عنوان نشانهای احتمالی از کنترل فعالسازی قشر خلفی توسط نواحی قدامی مغز تفسیر کردند.
کوپلینگ عملکردی در این زمینه به این معنی است که مناطق مجزا دیگر به عنوان منابع کاملاً مستقل آلفا عمل نمیکردند. زمانبندی و فرکانس ریتمهای آلفای آنها همسو شد در حالی که دامنههای آنها در جهت مخالف حرکت کرد.
توضیح این ترکیب از زمانبندی مشترک و قدرت واگرا به عنوان یک بیکاری جهانی دشوار است. بنابراین، این امر یک وضعیت شبکه هماهنگ را به جای یک ریتم یکنواخت روشن-خاموش پیشنهاد میکند.
علاوه بر این، شواهد حس حرکتی به جهتگیری شبکهای مشابهی اشاره دارد. در برخی موارد، حرکت یکطرفه اندام باعث ایجاد ERD آلفای پایدار در هر دو قشر حس حرکتی مقابل و موافق شد، همراه با الگوهای همپوشان برای بخشهای مختلف بدن.
نویسندگان گمان بردند که ERD آلفا ممکن است منعکسکننده فعالیت در یک شبکه سیناپسی گسترده، با بازنماییهای قشری توزیعشده باشد. این تفسیر از دیدگاه «یک منطقه-یک بخش بدن» فاصله میگیرد. در عوض، حساسیتزدایی همزمان آلفا ممکن است در سراسر یک شبکه ظاهر شود، حتی زمانی که حرکت موضعی باشد.
اگر همزمانی آلفا صرفاً منعکسکننده بیکاری قشری بود، توضیح یک الگوی جهتدار تکلیف با افزایش پیشپیشانی و کاهش پسسری دشوارتر میبود.
انفجارها، فاز و تکامل زمانی آلفا
آلفا میتواند در انفجارهای گذرا ظاهر شود و فاز آن نسبت به یک محرک میتواند بر پردازش یا عدم پردازش آن محرک تأثیر بگذارد. سازماندهی زمانی آلفا به اندازه توپوگرافی آن اهمیت دارد.
بر اساس مطالعه مهار تپشدار، آلفا نقش مهاری خود را از طریق ریزوضعیتهای متناوب مهار و تحریک اعمال میکند.
فاز EEG جاری میتواند بر فعالیت برانگیخته و پردازشهای بعدی تأثیر بگذارد. بنابراین، یک انفجار آلفای یکسان بسته به زمان رسیدن محرک میتواند مجاز یا سرکوبکننده باشد. این دروازهبانی وابسته به فاز به این معنی است که آلفا یک الگوی تکراری از پنجرههای کوتاه است.
آلفا همچنین میتواند با محرکهای ریتمیک همگام شود. هنگامی که رویدادهای بیرونی ریتم قابل پیشبینی دارند، فاز ترجیحی آلفا ممکن است با آن رویدادها همسو شود و لحظاتی از پردازش ترجیحی ایجاد کند.
این پیشنهاد، این موضوع را به عنوان یک مکانیسم احتمالی برای توجه زمانی مطرح میکند. از این دیدگاه، تجربه بینایی ممکن است حداقل گاهی اوقات به صورت موجی وارد شود نه به عنوان یک جریان مداوم.
علاوه بر این، در مطالعه ادراک توسط بابیلونی و همکاران، نویسندگان دریافتند که آلفای باند پایین پیش از محرک از حدود 6 تا 10 هرتز در هفت تلاش قویتر بود. پس از تحریک بینایی، آلفای باند بالا از حدود 10 تا 12 هرتز در تلاشهای دیدهشده بیشتر از تلاشهای دیدهنشده کاهش یافت.
در نتیجه، نویسندگان پیشنهاد کردند که زمانبندی آلفا نسبت به محرک ممکن است ادراک آگاهانه را تسهیل کند. یک پنجره زمانی واحد یا یک تک زیرباند آلفا این تمایز را از دست خواهد داد.
علاوه بر این، به نظر میرسد تکامل زمانی در پاسخهای حرکتی نیز رخ میدهد. در مراحل اولیه انقباضات پایدار، بر اساس گفته کرون و همکاران، ERD آلفا معمولاً در نواحی حس حرکتی منتشر بود. در مراحل بعدی، الگوی فضایی معمولاً متمرکزتر و از نظر پیکرشناسی خاصتر شد.
نقشههای ERD آلفا زمانی که ERD آلفا در طول پاسخ حرکتی دیررس پایدار بود، به نقشههای تحریک قشری نزدیکتر بودند. برخی از آزمودنیها به جای ERD آلفای پایدار، نوع گذرا را نشان دادند.
این نشان میدهد که توپوگرافی آلفا و ویژگی عملکردی آن ثابت نمیماند. آنها در طول پاسخ آشکار میشوند و الگوی دیررس تضمینشده نیست.
در مجموع، نشان داده شده است که آلفا دارای انفجارها، فازها، نقشهای پیش و پس از محرک، و یک الگوی فضایی در حال تکامل از منتشر به متمرکز است.
معنی الگوهای مختلف آلفا برای عملکرد
از آنجا که اشکال فضایی و زمانی آلفا متفاوت است، نمیتوان آنها را به یک کارکرد بیکاری واحد نگاشت کرد. الگوهای مختلف با وضعیتهای شناختی مختلفی مطابقت دارند. مطالعات بررسیشده، پیکربندیهای خاص آلفا را به فرآیندهای فعال و استراحت قشری مرتبط میکنند.
در حافظه فعال، ترکیب همزمانی آلفای پیشپیشانی و سرکوب آلفای پسسری در طول دستکاری قویتر از حفظ اطلاعات بود. نویسندگان استدلال میکنند که این الگو ممکن است کوپلینگ عملکردی نزدیکی را بین نواحی قشر پیشپیشانی و کنترل بر مناطق بینایی اولیه مغز برقرار کند.
این تفسیر جایگزین دیدگاه قدیمیتر درباره همزمانی آلفا به عنوان یک مهار جهانی میشود. افزایش دامنه آلفای پیشپیشانی همراه با کاهش همزمان در نواحی خلفی ممکن است به جای خاموشی یکنواخت، از هماهنگی برد بلند پشتیبانی کند.
در ادراک آگاهانه، قدرت آلفای باند پایین پیش از محرک و حساسیتزدایی همزمان آلفای باند بالا پس از محرک با دیده شدن یا نشدن نشانه تغییر میکردند. نویسندگان آگاهی بینایی-فضایی را به عنوان پدیدهای همتغییر، احتمالاً با اثر تسهیلکننده، با قدرت هر دو ریتم آلفای پیش و پس از محرک توصیف کردند. یافته این نیست که آلفا آگاهی را ایجاد میکند، بلکه الگوهای زمانی و فضایی خاص آلفا با ادراک موفق همزمان هستند.
در حین حرکت، ERD آلفای پایدار و متمرکز بر پیکرشناسی با نقشههای تحریک قشری همسویی بیشتری داشت. این بدان معنی است که الگوی فضایی موقت، و نه فقط حضور حساسیتزدایی همزمان، حاوی اطلاعات عملکردی بود.
ERD آلفای منتشر اولیه نشان میدهد که حرکت در ابتدا شبکههای قشری گسترده و همپوشان را درگیر میکند، حتی اگر فاز دیررس باریکتر شود. نویسندگان همچنین اشاره میکنند که بازنماییهای پیکرشناسی بخشهای مختلف بدن بیش از آنچه به طور سنتی تصور میشد، همپوشانی دارند.
در خواب غیر REM، غلبه پیشانی قدرت آلفا بخشی از یک الگوی فرکانس پایین با وزن بیشتر در ناحیه پیشانی بود. محرومیت از خواب قدرت فرکانس پایین را بیشتر در ناحیه پیشانی افزایش داد. نویسندگان این امر را به عنوان بازتاب احتمالی نیاز بالا به بازیابی در نواحی ارتباطی هترومودال پیشانی تفسیر کردند. بنابراین توپوگرافی آلفا ممکن است تفاوتهای منطقهای را در تمایل به خواب و بار بازیابی ردیابی کند، نه صرفاً حضور خواب را.
چرا الگوهای آلفا در میان افراد و وضعیتها متفاوت است
مطالعه حس حرکتی نشان داد که تنها برخی از آزمودنیها ERD آلفای پایدار را نشان دادند، در حالی که دیگران اثرات گذرا یا عدم وجود آن را داشتند. حرکات یکطرفه گاهی اوقات ERD دوطرفه ایجاد میکرد و بخشهای مختلف بدن گاهی اوقات نقشههای همپوشان تولید میکردند. این ترکیب از تنوع بینفردی و درونفردی به این معنی است که یک توپوگرافی مورد انتظار واحد اغلب گمراهکننده است.
مطالعه ادراک از آستانههای محرک کالیبرهشده به صورت فردی استفاده کرد تا حدود 50٪ تشخیص صحیح ایجاد کند. این رویکرد دلالت بر این دارد که الگوهای آلفا به روشی وابسته به آزمودنی با گزارشهای ذهنی ارتباط دارند. آستانه برای هر فرد تنظیم میشود، بنابراین تفاوتهای عصبی در برابر مرز ادراکی خود هر شرکتکننده ارزیابی میشود. الگویی که در یک فرد با دیدن مرتبط است ممکن است بدون کالیبراسیون مستقیماً به فرد دیگری منتقل نشود.
بنابراین، یک برچسب آلفای یکسان میتواند پیکربندیهای شبکهای متفاوتی را در افراد مختلف و حتی در یک فرد در فازهای مختلف تکلیف توصیف کند.
چرا امواج مغزی آلفا انعطافپذیرتر از یک ریتم واحد هستند
بر اساس مطالعات علوم اعصاب بررسیشده، امواج مغزی آلفا یک ریتم ثابت نیستند بلکه خانوادهای از الگوها هستند که با فعالیت مغز در هر لحظه تغییر میکنند. یک باند فرکانسی یکسان میتواند در طول خواب در جلوی سر ظاهر شود، در حین کار حافظه در نواحی پیشپیشانی تقویت و در نواحی پسسری محو شود، و در طول حرکت به طور گسترده پخش شود قبل از اینکه به نواحی حس حرکتی خاصی محدود گردد.
این انعطافپذیری فضایی و زمانی نشان میدهد که ریتمهای آلفا به جای یک حالت بیکاری ساده برای قشر مغز، به عنوان سیگنالهای هماهنگی انعطافپذیر عمل میکنند. شناخت آلفا به عنوان یک خانواده از الگوهای حساس به بافت به جای یک موج مغزی ثابت، برای خواندن دقیق فعالیت مغز ضروری است.
از نظر مفهومی، مغز از یک برچسب ریتمیک یکسان برای سازماندهی کارهای بسیار متفاوت استفاده میکند، از هماهنگ کردن مناطق دوردست در طول تکالیف ذهنی دشوار گرفته تا دروازهبانی برای اینکه آیا یک محرک کوتاه به آگاهی میرسد یا خیر. از آنجا که این الگوها از فردی به فرد دیگر متفاوت است و در همان فرد در طول فازهای تکلیف تغییر میکند، هیچ توپوگرافی آلفای واحدی نمیتواند هیچ وضعیت ذهنی را با قطعیت تعریف کند.
شواهد فعلی به جای توضیح کامل درباره نحوه ایجاد اثرات توسط این ریتمها، از ارتباط بین الگوهای خاص آلفا و پیامدهای شناختی پشتیبانی میکنند. اهمیت واقعی آلفا در چیزی نهفته است که این الگوهای در حال تغییر درباره توانایی مغز در سازماندهی مجدد ریتمهای خود برای هر نیاز جدید آشکار میسازند.
منابع
Finelli, L. A., Borbély, A. A., & Achermann, P. (2001). Functional topography of the human nonREM sleep electroencephalogram. European Journal of Neuroscience, 13(12), 2282-2290. https://doi.org/10.1046/j.0953-816x.2001.01597.x
Sauseng, P., Klimesch, W., Doppelmayr, M., Pecherstorfer, T., Freunberger, R., & Hanslmayr, S. (2005). EEG alpha synchronization and functional coupling during top‐down processing in a working memory task. Human brain mapping, 26(2), 148-155. https://doi.org/10.1002/hbm.20150
Crone, N. E., Miglioretti, D. L., Gordon, B., Sieracki, J. M., Wilson, M. T., Uematsu, S., & Lesser, R. P. (1998). Functional mapping of human sensorimotor cortex with electrocorticographic spectral analysis. I. Alpha and beta event-related desynchronization. Brain: a journal of neurology, 121(12), 2271-2299. https://doi.org/10.1093/brain/121.12.2271
Babiloni, C., Vecchio, F., Bultrini, A., Luca Romani, G., & Rossini, P. M. (2006). Pre-and poststimulus alpha rhythms are related to conscious visual perception: a high-resolution EEG study. Cerebral cortex, 16(12), 1690-1700. https://doi.org/10.1093/cercor/bhj104
Mathewson, K. E., Lleras, A., Beck, D. M., Fabiani, M., Ro, T., & Gratton, G. (2011). Pulsed out of awareness: EEG alpha oscillations represent a pulsed-inhibition of ongoing cortical processing. Frontiers in psychology, 2, 99. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2011.00099
پرسشهای متداول
آلفا در طول یک تکلیف حافظه فعال چگونه عمل میکند؟
در طول حافظه فعال، قدرت آلفا در نواحی پیشپیشانی افزایش مییابد در حالی که در نواحی پسسری کاهش مییابد و یک شیب فضایی تند ایجاد میکند. این الگو برای دستکاری اطلاعات قویتر از صرفاً نگهداری آنهاست و ممکن است منعکسکننده هماهنگی برد بلند بین نواحی جلو و عقب مغز باشد.
دروازهبانی وابسته به فاز در آلفا چیست؟
آلفا نقش مهاری خود را از طریق ریزوضعیتهای متناوب کوتاه مهار و تحریک اعمال میکند، بنابراین پردازش یک محرک دقیقاً به زمان رسیدن آن نسبت به چرخه آلفا بستگی دارد. این بدان معنی است که آلفا به جای یک پرده پایدار مهار، یک الگوی تکراری از پنجرههای کوتاه مجاز و سرکوبکننده است.
آیا الگوهای آلفا میتوانند از فردی به فرد دیگر متفاوت باشند؟
بله، تنوع فردی قابل توجه است. مطالعه حس حرکتی نشان داد که تنها برخی از شرکتکنندگان حساسیتزدایی همزمان آلفای پایدار را نشان دادند، در حالی که دیگران اثرات گذرا یا عدم وجود آن را داشتند، و حرکت یکطرفه گاهی اوقات الگوهای دوطرفه را در هر دو قشر حس حرکتی ایجاد میکرد.
حساسیتزدایی همزمان مرتبط با رویداد آلفا (ERD) در حین حرکت چیست؟
ERD آلفا کاهش قدرت آلفا در حین فعالسازی قشر مغز است، مانند زمانی که یک انقباض عضلانی حفظ میشود. در مراحل اولیه حرکت، ERD آلفا اغلب در نواحی حس حرکتی منتشر است، اما بعداً معمولاً متمرکزتر و مخصوص به بخش در حال حرکت بدن میشود.
Emotiv یک شرکت پیشرو در فناوری عصبی است که با ابزارهای در دسترس EEG و دادههای مغزی به پیشبرد پژوهشهای علوم اعصاب کمک میکند.
سلب مسئولیت پزشکی: اطلاعات ارائه شده در این وبسایت صرفاً برای اهداف آموزشی و اطلاعرسانی است و به عنوان توصیه پزشکی یا بهداشتی در نظر گرفته نشده است. این محتوا ممکن است حاوی خطا باشد و نباید برای تصمیمگیریهای حیاتی در زمینه سلامت، پزشکی یا سبک زندگی به آن استناد کرد. همیشه برای هرگونه سؤال در رابطه با یک شرایط پزشکی یا درمان، از پزشک خود یا سایر ارائهدهندگان واجد شرایط مراقبتهای بهداشتی راهنمایی بخواهید.
کریستین بورگوس
