برای دههها، امواج آلفا به اشتباه به عنوان نشانهای از زمان غیرفعال بودن قشر مغز تلقی میشدند. هنگامی که یک ثبت الکتروانسفالوگرافی (EEG) فعالیت آلفای قوی را در پشت سر نشان میداد، محققان فرض میکردند که بخشهای بینایی مغز به سادگی از مدار خارج شده و در حالتی آرام و بدون تمرکز در حال درجا زدن هستند.
امروزه، نوسانات آلفا بسیار فراتر از یک ریتم استراحت غیرفعال، به عنوان یک فرآیند فعال و مصرفکننده انرژی شناخته میشوند که مغز برای کنترل جریان اطلاعات حسی از آن استفاده میکند. این مقاله شواهدی را بررسی میکند که نشان میدهد امواج آلفا به عنوان یک دروازهبان پویا عمل میکنند؛ ورودیهای نامربوط را سرکوب میکنند، زمانبندی پنجرههای ادراکی مغز را تنظیم میکنند و تصمیماتی را که درباره آنچه میبینیم میگیریم، شکل میدهند.
امواج آلفای مغز چیستند؟
امواج آلفا الگوهای تکرارشوندهای از فعالیتهای الکتریکی هستند که توسط فعالیتهای عصبی هماهنگشده تولید میشوند. این امواج به جای اینکه به عنوان امواج مرئی در داخل مغز مشاهده شوند، به طور غیرمستقیم از طریق ابزارهایی مانند الکتروانسفالوگرافی یا EEG اندازهگیری میشوند.
عبارت «امواج آلفا» یک الگوی فرکانسی را توصیف میکند، نه یک حالت ذهنی واحد یا توضیح کاملی از رفتار. اهمیت آنها به ناحیه مغزی در حال اندازهگیری، وضعیت فرد و شرایط ثبت بستگی دارد.
فرکانس و ویژگیهای امواج آلفا
امواج آلفا معمولاً به عنوان نوساناتی در حدود ۸ تا ۱۲ هرتز توصیف میشوند، به این معنی که این الگو تقریباً هشت تا دوازده بار در ثانیه چرخه میزند. آنها اغلب در طول بیداری همراه با آرامش، به ویژه هنگامی که چشمها بسته هستند، روی نواحی خلفی برجسته میشوند و ممکن است با باز شدن چشمها یا تغییر توجه به سمت یک کار دشوار کاهش یابند. مرزها و توزیع دقیق این امواج میتواند در میان مطالعات و افراد مختلف متفاوت باشد، بنابراین این برچسب را باید به عنوان یک طبقهبندی کاربردی در نظر گرفت تا یک ثابت زیستی مطلق.
روشنترین تفسیر از مقایسه فعالیت آلفا در شرایط به دقت تعریفشده به دست میآید. پژوهشگران ممکن است دامنه، قدرت، زمانبندی، توزیع فضایی و تغییرات بین ثبتهای با چشم بسته و چشم باز را بررسی کنند.
چگونه نوسانات آلفا به طور فعال اطلاعات نامربوط را سرکوب میکنند
مدل قدیمیِ بیکار بودن مغز، آلفا را به عنوان یک حالت پیشفرض در نظر میگرفت که با مشغول شدن مغز ناپدید میشد. اما الکتروفیزیولوژی مدرن به ما میگوید که آلفا دقیقاً زمانی که نیاز به حذف اطلاعات مزاحم وجود دارد، به طور فعالانه در مدارهای قشر مغز تولید میشود.
این سرکوب فعال، یک عملکرد شناختی حیاتی را ایفا میکند. مغز به جای پردازش هر سیگنالی که به حواس میرسد، میتواند با مهار نواحی کنترلکننده اطلاعات نامربوط، منابع محدود خود را به سمت مهمترین کار هدایت کند.
دو مرور جامع بر روی این مکانیسم همگرا هستند. یک مجموعه از آثار فاکس و اسنایدر، که شواهد حاصل از ثبتهای درونجمجمهای حیوانات و مطالعات EEG و MEG انسانی را سنتز کرده است، به این نتیجه رسید که نوسانات باند آلفا (۸ تا ۱۴ هرتز) در هر زمان که یک ناحیه در حال پردازش اطلاعاتی است که باید نادیده گرفته شوند یا از بین آنها انتخاب صورت گیرد، در چندین سیستم حسی - بینایی، شنوایی و لامسه - «به طور فعال فراخوانده میشوند».
به عنوان مثال، در یک کار توجه بینحسی، تمرکز بر روی یک صدا ممکن است باعث افزایش قدرت آلفا روی قشر بینایی شود و به طور مؤثری بهره بینایی را کاهش دهد تا از حواسپرتی جلوگیری کند. این سرکوب همچنین میتواند در درون یک حس واحد عمل کند و به طور انتخابی یک مکان یا ویژگی خاص را که به کار مربوط نیست، خاموش کند.
دومین مرور توسط جنسن و مظاهری مبانی فیزیولوژیکی این فرآیند دروازهبانی را تشریح کرد. پیشنهاد این است که فعالیت آلفا، «مهار پالسی» یعنی کاهش ریتمیک و گذرا در توانایی پردازش یک ناحیه قشر مغز را فراهم میکند.
هر چرخه از موج آلفا به طور خلاصه تحریکپذیری جمعیت عصبی زیرین را کاهش میدهد و تحریک پاسخ قوی را برای سیگنالهای دریافتی دشوارتر میسازد. با گذشت زمان، این پالسها یک دروازه عملکردی ایجاد میکنند. هنگامی که یک ناحیه درگیر پردازش فعال است، کاهش در قدرت آلفا (آزاد شدن از مهار) را نشان میدهد، در حالی که نواحی نامربوط به کار همزمان افزایش آلفا را به نمایش میگذارند.
این رابطه نشان میدهد که عملکرد بهینه در کارها باید با فعالیت آلفای قویتر در نواحی که باید غیرفعال بمانند، همبستگی داشته باشد. شواهد از این پیشبینی حمایت میکنند و آلفا را به عنوان یک مکانیسم مرکزی برای شکلدهی به ساختار عملکردی مغز از طریق مهار آنچه اهمیت ندارد، معرفی میکنند.
چگونه فاز امواج آلفا زمان ادراک بینایی را تنظیم میکند
قدرت یا توان متوسط نوسانات آلفا تنها بخشی از داستان را بازگو میکند. اما امواج مغزی با یک ساختار زمانی دقیق بالا و پایین میروند. فاز - نقطه خاص در چرخه نوسانی، مشابه موقعیت یک آونگ در یک لحظه معین - به عنوان یک تعیینکننده سریعتر و دقیقتر برای اینکه آیا یک محرک ضعیف وارد آگاهی میشود یا خیر، عمل میکند.
ارتباط مستقیم بین فاز آلفا و ادراک بینایی در آزمایش بوش و همکاران نشان داده شد که در آن شرکتکنندگان باید گزارش میدادند که آیا یک فلش نوری کوتاه و به سختی مرئی را در حین ثبت EEG خود دیدهاند یا خیر. محرک فیزیکی در تمام مراحل آزمایش یکسان بود، با این حال افراد تقریباً در نیمی از مواقع آن را تشخیص دادند و در نیمی دیگر کاملاً آن را از دست دادند.
هنگامی که محققان به نوسانات مداوم مغز درست قبل از هر فلش نگاه کردند، دریافتند که فاز موج، به ویژه در باندهای فرکانسی تتا و آلفا، برای موارد موفق و ناموفق به طور سیستماتیک متفاوت بود. توزیع فاز برای آزمایشهای شناساییشده و شناسایینشده هر دو در اطراف زوایای خاصی متمرکز بودند، اما آن زوایا نسبت به یکدیگر تغییر کرده بودند.
نکته مهم این است که این رابطه قابل توجه بود. فاز نوسانی حداقل ۱۶ درصد از تغییرات آزمایش به آزمایش را در عملکرد تشخیص توجیه میکرد. این مقدار برای نویسندگان کافی بود تا نتیجه بگیرند که با دانستن فاز موج آلفای یک فرد در لحظه ارائه محرک، میتوان با دقتی بالاتر از شانس پیشبینی کرد که آیا او دیدن نور را گزارش خواهد کرد یا خیر.
این یافته به این معنی است که آستانه تشخیص بینایی ثابت نیست. بلکه در طول زمان و هماهنگ با ریتم درونی مغز نوسان میکند. در فازهای خاصی از چرخه آلفا، مغز برای لحظهای پذیراتر است؛ در فازهای دیگر، برای لحظهای مهار میشود.
این نتیجه، مفهوم مهار پالسی را از یک سرکوب کند و مداوم (قدرت) به یک دروازهبانی سریع و لحظه به لحظه (فاز) گسترش میدهد، جایی که هر چرخه موج، پنجره کوتاهی از فرصت ادراکی نسبی را فراهم میکند.
قدرت آلفا و سوگیری ادراکی
اگر نوسانات آلفا ادراک را دروازهبانی میکنند، ممکن است به طور شهودی تصور شود که قدرت آلفای کمتر (به معنای مهار کمتر) حواس را تیزتر کرده و توانایی تشخیص جزئیات ظریف را بهبود میبخشد. موجی از مطالعات اولیه، کاهش در آلفای پیش از محرک را به عنوان نشانهای از افزایش تحریکپذیری عصبی تفسیر کردند که وضوح ادراکی را تقویت میکند. یک بررسی جدیدتر با استفاده از یک چارچوب دقیق تشخیص سیگنال، این فرض را به چالش میکشد و ظرافت مهمی را آشکار میسازد.
در دو آزمایش EEG توسط لمی و همکاران، شرکتکنندگان کارهایی را انجام دادند که مستلزم تشخیص صرف حضور یک محرک ضعیف یا تمایز بین دو محرک متفاوت بود. محققان تحلیل کردند که چگونه نوسانات خودبخودی در قدرت آلفا درست قبل از محرک بر عملکرد تأثیر میگذارد.
آنها دو مدل رقیب را با هم مقایسه کردند. مدل اول، یعنی مدل تحریکپذیری پایه، پیشنهاد میکند که قدرت آلفای پایینتر، بهره کلی سیستم حسی را افزایش میدهد و پاسخ به همه چیز، اعم از سیگنال و نویز را تقویت میکند. این امر باعث میشود فرد بدون توجه به اینکه محرک واقعاً وجود داشته است یا خیر، بیشتر تمایل داشته باشد بگوید «بله، چیزی دیدم» و معیار تشخیص آزادتری (تغییر در سوگیری تصمیمگیری) را بدون هیچ تغییری در حساسیت واقعی ایجاد کند. مدل دوم پیشبینی میکند که کاهش آلفا دقت آزمایش به آزمایش بازنمایی حسی را افزایش میدهد که خود را به عنوان حساسیت بهبودیافته یا توانایی بهتر در تشخیص سیگنال از نویز نشان میدهد.
هر دو آزمایش شواهد قوی برای مدل پایه ارائه کردند. کاهش قدرت آلفا پیش از محرک به طور قابل اعتمادی یک سوگیری آزاد را پیشبینی کرد، نه حساسیت بهبودیافته را. هنگامی که آلفا پایین بود، ناظران تمایل بیشتری برای گزارش یک محرک داشتند، حتی در آزمایشهایی که هیچ محرکی ارائه نشده بود.
به عبارت دیگر، وضعیت تحریکپذیری بالا باعث میشود مغز بیشتر ببیند، اما نه دقیقتر. این یافته تفسیر نوسانات خودبخودی آلفا را بازتعریف میکند. آمادگی لحظهای مغز برای ادراک، تیز کردن لنز نیست، بلکه گشاد کردن دیافراگم است که اجازه میدهد نور بیشتر و نویز بیشتر به یک اندازه وارد شوند. دقت پردازش حسی بدون تغییر باقی میماند. ادراک سوگیرانه میشود، نه تیزتر.
نقش دروازهبانی آلفا در توجه و حافظه فعال
همان مکانیسمهایی که ادراک را دروازهبانی میکنند، زیربنای توانایی مغز برای حفظ توجه متمرکز و نگه داشتن اطلاعات در حافظه فعال نیز هستند. توجه انتخابی مستلزم آن است که برخی اطلاعات تقویت شوند در حالی که اطلاعات رقیب سرکوب گردند. ریتم آلفا ابزار عصبی این سرکوب است.
وقتی روی یک گفتگو در یک اتاق شلوغ تمرکز میکنید، قشر شنوایی شما با سیگنال گفتار درگیر میشود در حالی که قشر بینایی شما نیازی به پردازش سوسو زدن صفحه تلویزیون در حاشیه ندارد. مطالعه ذکر شده توسط فاکس و اسنایدر نشان داد که قدرت آلفا در طول چنین کارهای شنوایی روی نواحی بینایی افزایش مییابد و به طور عملکردی آنها را غیرفعال میکند.
این دروازهبانی بینحسی میتواند در یک الگوی حسی واحد نیز هدایت شود. اگر به دنبال یک شیء قرمز رنگ هستید، مغز ممکن است از آلفا برای سرکوب نواحی از میدان بینایی که فقط حاوی اشیاء آبی هستند استفاده کند و منابع پردازش را به مکان یا ویژگی مربوطه هدایت کند. در هر مورد، آلفا به عنوان یک مکانیسم سرکوب توجه بالا به پایین عمل میکند و به طور فعال مدارهایی را که در غیر این صورت باعث حواسپرتی میشوند، خاموش میکند.
این چارچوب دروازهبانی به حافظه فعال نیز تعمیم مییابد، جایی که اطلاعات باید به طور فعال حفظ و در برابر تداخلهای دریافتی محافظت شوند. پیشنهاد جنسن و مظاهری مبنی بر اینکه آلفا منعکسکننده «دروازهبانی از طریق مهار» است، کل شبکه عملکردی مغز را در نوری جدید نشان میدهد.
نواحی مرتبط با کار از مهار واسطهگری آلفا رها میشوند و به آنها اجازه داده میشود در باند گاما هماهنگ شده و در محاسبات فعال شرکت کنند. در همین حال، نواحی نامربوط به کار تحت پالس مداوم آلفا نگه داشته میشوند و از مختل کردن محتویات حساس حافظه فعال توسط آنها جلوگیری میشود.
از این منظر، بخش قابل توجهی از فعالیت نوسانی ثبت شده توسط EEG و MEG در مغز فعال، یک نشانه ایستا از بیکاری یا تلاش نیست، بلکه فرآیند مداوم و پویای هدایت اطلاعات از طریق مهار ریتمیک است. توانایی مغز برای نگهداشتن یک فکر در ذهن، به همان اندازه که به امواج گاما که نماینده سیگنال هستند متکی است، به امواج آلفا که نویز را مسدود میکنند نیز وابسته است.
دروازهبان فعال شناخت
امواج آلفا در درک علمی از یک شاخص غیرفعال استراحت به یک مکانیسم مرکزی و فعال برای کنترل شناختی تبدیل شدهاند. آنها پردازش حسی نامربوط را از طریق مهار پالسی سرکوب میکنند (مطالعه ۲، مطالعه ۳). آنها زمان پذیرش سیستم ادراکی را تنظیم میکنند و بر اساس فاز موج در لحظه دقیق رسیدن محرک، تعیین میکنند که آیا یک محرک ضعیف دیده یا نادیده گرفته میشود (مطالعه ۱). و با تعدیل تحریکپذیری پایه، به تصمیمات تشخیصی ما سوگیری میدهند و بدون بهبود واقعی دقت تحلیل حسی، ما را کموبیش مایل به گزارش دیدن چیزی میکنند (مطالعه ۵).
این یافتهها در کنار هم، یک اصل عملکردی فوقالعاده ساده را نشان میدهند. مغز سیل عظیم دادههای دریافتی را نه با پردازش سریعتر همه چیز، بلکه با خاموش کردن استراتژیک آنچه اهمیت ندارد، لحظه به لحظه و با استفاده از یکی از قویترین و رایجترین ریتمهایی که تولید میکند، مدیریت میکند. دفعه بعد که هنگام مطالعه، یک اعلان گوشی را به راحتی نادیده میگیرید، میتوانید از دروازهبان فعالی تشکر کنید که بیصدا در قشر مغز شما نوسان میکند و با ۱۰ پالس مهار در ثانیه، ذهن شما را در مسیر درست نگه میدارد.
چرا ریتم آلفای مغز برای تمرکز و ادراک اهمیت دارد
در علوم اعصاب، امواج آلفا روش مغز برای انتخاب مواردی هستند که شایسته توجه میباشند. مغز به جای تلاش برای پردازش هر منظره و صدای دریافتی، از این پالسهای ریتمیک برای سرکوب حواسپرتیها و ایجاد پنجرههای کوتاه فرصت برای ادراک استفاده میکند.
حتی زمانی که یک محرک ضعیف از نظر فیزیکی کاملاً یکسان است، لحظه رسیدن آن نسبت به چرخه آلفای مغز میتواند تفاوت بین دیدن یا ندیدن آن را رقم بزند. این بدان معنی است که ادراک روزمره فعالتر و انتخابیتر از آن چیزی است که احساس میشود؛ آنچه ما متوجه میشویم توسط یک ریتم درونی شکل میگیرد، نه فقط آنچه در مقابل ما قرار دارد.
همین فرآیند دروازهبانی از تمرکز و حافظه فعال پشتیبانی میکند. برای نگهداشتن یک فکر در ذهن، مغز باید نواحی مرتبط با کار را از مهار رها کند، در حالی که نواحی نامربوط به کار را تحت سرکوب مداوم آلفا نگه میدارد.
کاهش قدرت آلفا میتواند افراد را برای گزارش دیدن چیزی آمادهتر کند، اما تحلیل حسی آنها را دقیقتر نمیکند؛ این امر ادراک را سوگیرانه میکند، نه تیزتر.
به عبارت دیگر، مغز سیل اطلاعات را با خاموش کردن استراتژیک آنچه اهمیت ندارد، لحظه به لحظه هدایت میکند، به همین دلیل درک امواج آلفا برای هر کسی که به توجه، حافظه و عملکرد ذهنی روزانه علاقهمند است، اهمیت دارد.
منابع
Foxe, J. J., & Snyder, A. C. (2011). The role of alpha-band brain oscillations as a sensory suppression mechanism during selective attention. Frontiers in psychology, 2, 154. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2011.00154
Jensen, O., & Mazaheri, A. (2010). Shaping functional architecture by oscillatory alpha activity: gating by inhibition. Frontiers in human neuroscience, 4, 186. https://doi.org/10.3389/fnhum.2010.00186
Busch, N. A., Dubois, J., & VanRullen, R. (2009). The phase of ongoing EEG oscillations predicts visual perception. The Journal of neuroscience, 29(24), 7869-7876. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0113-09.2009
Iemi, L., Chaumon, M., Crouzet, S. M., & Busch, N. A. (2017). Spontaneous neural oscillations bias perception by modulating baseline excitability. The Journal of Neuroscience, 37(4), 807-819. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1432-16.2016
پرسشهای متداول
امواج آلفا چیستند و نقش آنها چگونه بازتعریف شده است؟
امواج آلفا الگوهای الکتریکی ریتمیک در مغز (۸–۱۲ هرتز) هستند که زمانی تصور میشد نشانهای از زمان استراحت قشر مغز هستند. اکنون آنها به عنوان یک فرآیند فعال و مصرفکننده انرژی شناخته میشوند که مغز برای کنترل جریان اطلاعات حسی از آن استفاده میکند.
امواج آلفا چگونه اطلاعات حسی نامربوط را سرکوب میکنند؟
امواج آلفا «مهار پالسی»، یعنی کاهش ریتمیک و گذرا در توانایی پردازش یک ناحیه قشر مغز را فراهم میکنند. این سرکوب فعال از تحریک پاسخهای قوی توسط سیگنالهای مزاحم جلوگیری میکند و به مغز اجازه میدهد تا منابع خود را به مهمترین کارها اختصاص دهد.
فاز یک موج آلفا چگونه بر ادراک بینایی تأثیر میگذارد؟
فاز، یا نقطه خاص در چرخه نوسانی، تعیین میکند که آیا یک محرک ضعیف دیده یا نادیده گرفته میشود. در فازهای خاصی، مغز برای لحظهای پذیراتر است، در حالی که در فازهای دیگر مهار میشود و پنجره کوتاهی از فرصت ادراکی ایجاد میکند.
آیا کاهش قدرت آلفا وضوح ادراکی را بهبود میبخشد؟
کاهش قدرت آلفا احتمال گزارش دیدن یک محرک را افزایش میدهد، اما توانایی شما را در تشخیص سیگنال از نویز بهبود نمیبخشد. این امر سوگیری تصمیمگیری شما را به سمت آزادتر بودن تغییر میدهد و دیافراگم ادراک را بدون تیز کردن لنز بازتر میکند.
امواج آلفا چگونه به شما کمک میکنند تا روی یک گفتگو در یک اتاق شلوغ تمرکز کنید؟
وقتی روی یک صدا تمرکز میکنید، قدرت آلفا روی قشر بینایی افزایش مییابد و به طور عملکردی آن را غیرفعال میکند تا از حواسپرتی جلوگیری کند. این دروازهبانی بینحسی به طور فعال مدارهایی را خاموش میکند که در غیر این صورت اطلاعات بینایی نامربوط را پردازش میکردند.
«دروازهبانی از طریق مهار» در زمینه حافظه فعال چیست؟
دروازهبانی از طریق مهار به این معنی است که نواحی مرتبط با کار مغز از مهار واسطهگری آلفا رها میشوند تا امکان محاسبات فعال فراهم شود، در حالی که نواحی نامربوط به کار تحت پالسهای ثابت آلفا نگه داشته میشوند. این کار از مختل شدن محتویات حساس حافظه فعال توسط تداخلهای دریافتی جلوگیری میکند.
چرا امواج آلفا اکنون به جای یک ریتم بیکار غیرفعال، به عنوان یک دروازهبان فعال در نظر گرفته میشوند؟
امواج آلفا دقیقاً زمانی که نیاز به حذف اطلاعات مزاحم وجود دارد، به طور فعال در مدارهای قشر مغز تولید میشوند. آنها فقط یک حالت پیشفرض نیستند که با مشغول شدن مغز ناپدید شوند؛ آنها به طور استراتژیک برای کنترل اطلاعات پردازششده به کار گرفته میشوند.
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
