امواج دلتا

امواج دلتا چیستند؟

امواج دلتا الگوهای فرکانس پایین فعالیت الکتریکی در مغز هستند. آن‌ها به طور ویژه در عمیق‌ترین مراحل خواب غیر-REM، زمانی که آگاهی از محیط بیرونی کاهش می‌یابد و بدن وارد یک حالت بسیار ترمیم‌کننده می‌شود، برجسته می‌گردند.

بنابراین، عبارت "خواب با امواج دلتا" هم به یک ریتم مغزی قابل اندازه‌گیری و هم به مرحله‌ای از خواب اشاره دارد که در آن ریتم بیش از همه قابل مشاهده است. شایان ذکر است که فعالیت دلتا، به خودی خود، معیار کاملی برای سنجش کیفیت خواب نیست.

ویژگی‌های امواج دلتا

امواج دلتا دارای چرخه‌های نسبتاً طولانی و فرکانس پایین هستند. در طول خواب با امواج آهسته، آن‌ها اغلب به صورت نوسانات بزرگ و هماهنگ در میان گروه‌هایی از نورون‌ها ظاهر می‌شوند. این هماهنگی با کاهش پاسخ‌دهی به محیط و عمیق‌ترین بخش از چرخه خواب طبیعی همراه است.

فعالیت دلتا از طریق یک EEG ارزیابی می‌شود، نه صرفاً از طریق امتیاز خواب مصرف‌کننده. تفسیر بالینی، ثبت کامل نوار مغزی، سن و شرایط فرد، مصنوعات (آرتیفکت‌ها) در سیگنال، مواجهه با دارو یا مواد، و رابطه بین فعالیت مغز و سایر اندازه‌گیری‌ها مانند تنفس و تونوس عضلانی را در نظر می‌گیرد. فعالیت دلتا در زمان بیداری می‌تواند معانی متفاوتی با فعالیت دلتا در زمان خواب داشته باشد، به همین دلیل است که زمینه و شرایط اهمیت دارد.

سن نیز بر میزان و توزیع فعالیت امواج آهسته تأثیر می‌گذارد. کودکان و نوجوانان به طور کلی خواب با امواج آهسته بیشتری نسبت به بزرگسالان مسن‌تر نشان می‌دهند، در حالی که عمق و تداوم این فعالیت ممکن است در طول عمر تغییر کند. این تفاوت‌های طبیعی، ادعاهای کلی درباره مقدار "بی‌نقص" فعالیت دلتا را غیرقابل اعتماد می‌سازد.

چگونه امواج دلتا در حالت‌های غیر از خواب تولید می‌شوند

امواج دلتا از خود قشر مغز سرچشمه می‌گیرند. گروه‌های بزرگی از نورون‌های قشری به طور تقریباً همزمان بین حالت‌های تحریک‌پذیری بالا ("بالا") و تحریک‌پذیری پایین ("پایین") تغییر وضعیت می‌دهند. دامنه و شیب یک موج دلتا نشان‌دهنده تعداد نورون‌هایی است که با هم نوسان می‌کنند.

از آنجایی که ریتم‌های کندتر مجموعه‌های سلولی به ویژه بزرگی را به کار می‌گیرند، پیشنهاد می‌شود که فرکانس نوسان دلتا با اندازه جمعیت هماهنگ‌شده رابطه معکوس داشته باشد—یک ریتم دلتا شبکه بسیار گسترده‌تری را نسبت به ریتم سریع‌تر آلفا یا بتا درگیر می‌کند.

این منشأ قشری توضیح می‌دهد که چرا دلتا به یک قشر مغز سالم نیاز دارد. در مدل‌های سکته مغزی که توسط Assenza & Lazzaro برجسته شده است، یک ضایعه زیرقشری که ورودی‌های دریافتی را حذف می‌کند، فعالیت دلتا را در قشر بالایی ایجاد می‌کند، اما ضایعه‌ای که مستقیماً به قشر آسیب می‌رساند تا حدی که آن را به سکوت نزدیک می‌کند، همان الگوی دلتا را تولید نمی‌کند. به عبارت دیگر، دلتا زمانی ایجاد می‌شود که مدارهای قشری هنوز فعال هستند اما از محرک‌های طبیعی تالاموس یا زیرقشری خود جدا شده‌اند.

رابطه بین دلتا و ساختارهای عمیق‌تر مغز در طول از دست رفتن هوشیاری ناشی از پروپوفول واضح‌تر می‌شود. طبق گفته .Boly et al، با عمیق‌تر شدن پروپوفول، فعالیت کند در محدوده دلتا تا آلفا به طور انتخابی افزایش می‌یابد. هنگامی که محققان از مدل‌سازی علی پویا برای ردیابی منبع این تغییرات طیفی استفاده کردند، دریافتند که انتقال به حالت بیهوشی ناشی از تقویت بیشتر تحریک‌پذیری تالاموس نبوده است؛ آن افزایش پیش از آن در طول آرام‌بخشی خفیف رخ داده بود.

در عوض، از دست رفتن هوشیاری با کاهش مشخصی در اتصال بازخوردی کورتیکوکورتیکال از نواحی پیشانی به نواحی آهیانه‌ای همراه بود. بنابراین، در حالی که دلتا توسط مدارهای قشری تولید می‌شود، "معنای" آن به شدت به نحوه گفتگوی این مدارها با یکدیگر و با تالاموس بستگی دارد.

دلتا با دامنه بالا به طور خودکار به معنای "بیهوشی" نیست

پزشکان مدت‌هاست که از دلتا با دامنه بالا به عنوان یک هشدار برای کاهش سطح هوشیاری استفاده کرده‌اند. در بسیاری از موارد، مانند خواب با امواج آهسته، بیهوشی و حالت‌های پس از تشنج، همین‌طور است.

اما مطالعه Frohlich et al. 2021 فهرستی شگفت‌انگیز و کمتر شناخته‌شده از شرایط هوشیاری یا پاسخ‌دهی را ثبت می‌کند که دارای دلتای برجسته هستند:

• سندرم آنجلمن

• برخی صرع‌ها

• پاسخ‌دهی رفتاری در طول بیهوشی با پروپوفول

• دلیریوم پس از عمل جراحی

• حالت‌های گسستگی مانند رویا دیدن

• تجربیات روان‌گردان قوی

گزارش‌های بالینی قدیمی‌تر اضافه می‌کنند:

• سندرم رت

• سندرم لنوکس-گاستو

• اسکیزوفرنی

• بیماری‌های میتوکندریایی

• انسفالوپاتی کبدی

• وضعیت صرعی غیرتشنجی

دلتا چنان به طور قابل اعتمادی در این طیف ظاهر می‌شود که استفاده از قدرت دلتا به تنهایی به عنوان سنجش‌گر هوشیاری، بسیاری از افراد بیدار و آگاه را به اشتباه به عنوان بیهوش برچسب‌گذاری می‌کند.

راه حل این تناقض در ترکیب قدرت طیفی با معیارهای پیچیدگی EEG یا آنتروپی نهفته است. یک EEG غنی از دلتا می‌تواند متعلق به یک مغز هوشیار باشد اگر سیگنال پیچیده و غیرقابل پیش‌بینی باقی بماند؛ در حالی که وقتی پیچیدگی کاهش می‌یابد، سیگنال بسیار قابل اعتمادتری از بیهوشی ارائه می‌دهد.

داده‌های پروپوفول از Boly et al. این دیدگاه را تقویت می‌کند. از دست رفتن هوشیاری فقط "دلتای بیشتر" نبود، بلکه فروپاشی در اتصال بازخوردی پیشانی به آهیانه‌ای بود، تغییری که احتمالاً پردازش اطلاعات یکپارچه را کاهش می‌دهد.

بنابراین، پزشکان و محققان باید در صورت امکان، اتصال و پیچیدگی را در کنار قدرت طیفی بررسی کنند.

دلتای بیداری و انعطاف‌پذیری عصبی

انعطاف‌پذیری عصبی توانایی مادام‌العمر مغز برای تنظیم قدرت سیناپسی و سازماندهی مجدد شبکه‌ها است. Assenza & Lazzaro بررسی کردند که آیا امواج دلتا می‌توانند به عنوان یک نشانگر EEG غیرتهاجمی برای انعطاف‌پذیری عمل کنند یا خیر. آن‌ها از تکنیکی به نام تحریک مغناطیسی جمجمه‌ای (TMS)، به ویژه یک پروتکل انفجار تتا متناوب (iTBS)، برای افزایش موقت تحریک‌پذیری قشر مغز در داوطلبان سالم بیدار استفاده کردند.

پس از iTBS واقعی، قدرت دلتا افزایش یافت. پس از تحریک ساختگی (شم)، این اتفاق نیفتاد. این جفت شدن زمانی نشان‌دهنده ارتباط بین فرآیندهای شبه‌انعطاف‌پذیری و دلتا است و کار تونونی و همکاران در زمینه خواب-انعطاف‌پذیری را به حالت بیداری گسترش می‌دهد.

با این حال، نویسندگان صراحتاً این داده‌ها را همبستگی توصیف می‌کنند. هیچ همبستگی بین قدرت دلتا و دامنه پتانسیل برانگیخته حرکتی یافت نشد و افزایش دلتا از نظر زمانی به وضوح از تغییر تحریک‌پذیری ناشی از TMS جدا نبود. بنابراین رابطه دقیق همچنان نامشخص است.

امواج دلتا در سکته مغزی

سکته مغزی حاد یک آزمایش طبیعی ارائه می‌دهد که در آن مغز هم آسیب دیده و هم به طور همزمان در حال سازماندهی مجدد است. Assenza & Lazzaro همچنین شواهدی را بررسی کردند که نشان می‌دهد امواج دلتا روی نیمکره آسیب‌دیده شاخص حساسی از اختلال عملکرد عصبی هستند و با حجم ضایعه و شدت نقص عصبی حاد همبستگی دارند.

اگر دلتا از سمت آسیب‌دیده به نیمکره آسیب‌ندیده گسترش یابد، پیش‌آگهی ضعیف‌تر به نظر می‌رسد. نکته مهم این است که اندازه‌گیری‌های دلتای EEG در فاز حاد، ارزش پیش‌بینی‌کننده‌ای برای بهبودی بالینی در سه ماهگی، فراتر از آنچه پزشک می‌تواند تنها از طریق معاینه بالینی تخمین بزند، اضافه می‌کند.

در عین حال، دلتا ممکن است صرفاً نشانه‌ای از آسیب نباشد. در موش‌های مبتلا به سکته مغزی، دلتا در نیمکره مقابل ضایعه به نظر می‌رسد به عنوان یک "راهنمای جذب" برای فیبرهای بین‌نیمکره‌ای عمل می‌کند که به سمت آسیب‌دیده رشد می‌کنند. همین بررسی فرض می‌کند که در بیماران انسانی، نورون‌های اطراف ضایعه که اتصالات جدیدی برقرار می‌کنند ممکن است مجموعه‌های بزرگ‌تری را به نوسان در فرکانس‌های دلتا سوق دهند که نشان‌دهنده تلاش برای بازآرایی عصبی است.

بنابراین دلتای مشاهده شده پس از سکته مغزی احتمالاً هم نشان‌دهنده آسیب اولیه و هم فرآیندهای بهبودی مداوم، هرچند ناقص، است. باز هم شواهد همبستگی هستند؛ هیچ نقش علی برای دلتا در شکل‌دهی به انعطاف‌پذیری یا ترمیم اثبات نشده است.

دلتای غیر خواب و پاکسازی مغز

سیستم گلیمفاتیک شبکه‌ای است که مایع مغزی-نخاعی (CSF) را در فضاهای اطراف عروقی و از طریق بافت مغز حرکت می‌دهد، مواد مغذی را تحویل داده و مواد زائد متابولیک را پاکسازی می‌کند.

یک مطالعه برجسته روی موش‌ها توسط Hablitz et al. جریان ورودی گلیمفاتیک را تحت شش رژیم بیهوشی مختلف بررسی کرد و آن را با فعالیت مغز و معیارهای قلبی عروقی مقایسه نمود. جریان ورودی ردیاب CSF تحت کتامین-زایلازین در بالاترین حد بود و پس از آن ایزوفلوران همراه با دکسمدتومیدین و پنتوباربیتال قرار داشت؛ این میزان تحت آلفا-کلورالوز، آورتین و ایزوفلوران به تنهایی پایین بود.

هنگامی که محققان تمام رژیم‌ها را بررسی کردند، همبستگی مثبتی بین جریان ورودی گلیمفاتیک و قدرت دلتای قشری و همبستگی منفی با قدرت بتا و ضربان قلب یافتند. این یک مشاهده جالب است، اما یک ارتباط را در حیوانات بیهوش ثبت می‌کند، نه یک مکانیسم علی در انسان‌های بیدار.

تعمیم‌هایی مانند اینکه "امواج دلتا مغز را پاکسازی می‌کنند" یا اینکه دلتای بیداری جریان گلیمفاتیک را به طور حاد تقویت می‌کند، داده‌ها را بیش از حد ساده می‌کنند و توسط شواهد مورد بحث برای حالت‌های غیر از خواب پشتیبانی نمی‌شوند.

آنچه امواج دلتا درباره عملکرد مغز فاش می‌کنند

امواج دلتا می‌توانند در مغزهای بیدار و پاسخ‌گو، از جمله حالت‌های روان‌گردان ظاهر شوند و معنای آن‌ها به جای دامنه به تنهایی، به اتصال کلی مغز و پیچیدگی سیگنال بستگی دارد. این تغییر رویکرد برای هر کسی که شواهد EEG را در کلینیک‌ها یا محیط‌های تحقیقاتی تفسیر می‌کند، اهمیت دارد.

مطالعات بررسی‌شده همچنین دلتای بیداری را به انعطاف‌پذیری و بهبودی سکته مغزی مرتبط می‌کنند، اما این فقط به عنوان یک ارتباط است، نه یک علت اثبات‌شده. احتیاط مشابهی در مورد پیوند بین دلتا و جریان مایع پاک‌کننده مغز وجود دارد که از موش‌های بیهوش به دست آمده و تأثیری را در انسان اثبات نمی‌کند.

درس عملی این است که قبل از نتیجه‌گیری در مورد هوشیاری، آسیب یا بهبودی، قدرت طیفی را با معیارهای پیچیدگی و اتصال ترکیب کنیم.

منابع

1. Assenza, G., & Di Lazzaro, V. (2015). A useful electroencephalography (EEG) marker of brain plasticity: delta waves. Neural regeneration research, 10(8), 1216. https://doi.org/10.4103/1673-5374.162698

2. Boly, M., Moran, R., Murphy, M., Boveroux, P., Bruno, M. A., Noirhomme, Q., ... & Friston, K. (2012). Connectivity changes underlying spectral EEG changes during propofol-induced loss of consciousness. The Journal of Neuroscience, 32(20), 7082-7090. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3769-11.2012

3. Frohlich, J., Toker, D., & Monti, M. M. (2021). Consciousness among delta waves: a paradox?. Brain, 144(8), 2257-2277. https://doi.org/10.1093/brain/awab095

4. Hablitz, L. M., Vinitsky, H. S., Sun, Q., Stæger, F. F., Sigurdsson, B., Mortensen, K. N., ... & Nedergaard, M. (2019). Increased glymphatic influx is correlated with high EEG delta power and low heart rate in mice under anesthesia. Science advances, 5(2), eaav5447. https://doi.org/10.1126/sciadv.aav5447

پرسش‌های متداول

امواج دلتا چیستند؟

امواج دلتا نوسانات مغزی کند و با دامنه بالا هستند که توسط EEG اندازه‌گیری می‌شوند و معمولاً در محدوده 0.5 تا 4 هرتز قرار می‌گیرند. آن‌ها الگوهای شلیک عصبی ریتمیک را منعکس می‌کنند که در آن گروه‌های بزرگی از نورون‌های قشری بین حالت‌های تحریک‌پذیری بالا و تحریک‌پذیری پایین هماهنگ می‌شوند.

چرا امواج دلتا در گذشته به بیهوشی مرتبط بودند؟

دلتا با دامنه بالا تقریباً مترادف با بیهوشی در نظر گرفته می‌شد زیرا در طول خواب عمیق غیر-REM، بیهوشی عمومی و کما ظاهر می‌شود. تصور می‌شد که این امر نشان‌دهنده غیرفعال شدن گسترده قشر مغز در طول "حالت‌های پایین" است، زمانی که بخش‌های بزرگی از قشر مغز تقریباً ساکت می‌شوند.

آیا امواج دلتا می‌توانند در افراد بیدار و هوشیار ظاهر شوند؟

بله، فعالیت دلتای برجسته در افراد بیدار و پاسخ‌گو، از جمله افراد در حالت‌های روان‌گردان، برخی صرع‌ها و حالت‌های گسستگی شبه‌رویا ثبت شده است. استفاده از قدرت دلتا به تنهایی به عنوان سنجش‌گر هوشیاری می‌تواند افراد هوشیار را به اشتباه به عنوان بیهوش برچسب‌گذاری کند.

پزشکان چگونه می‌توانند بین دلتایی که نشان‌دهنده بیهوشی است و دلتا در حالت‌های بیداری تمایز قائل شوند؟

کلید کار، جفت کردن قدرت طیفی با معیارهای پیچیدگی یا آنتروپی EEG است. EEG غنی از دلتا می‌تواند متعلق به مغزهای هوشیار باشد، زمانی که سیگنال پیچیده و غیرقابل پیش‌بینی باقی بماند، در حالی که وقتی پیچیدگی کاهش می‌یابد، بیهوشی به طور قابل اعتمادتری گزارش می‌شود.

آیا امواج دلتا ثابت می‌کنند که انعطاف‌پذیری مغز در حال رخ دادن است؟

فعالیت دلتا با فرآیندهای شبه‌انعطاف‌پذیری مرتبط است، همانطور که پس از تحریک مغناطیسی جمجمه‌ای در بزرگسالان بیدار دیده می‌شود، اما این شواهد همبستگی هستند. هیچ نقش علی اثبات نشده است، بنابراین دلتا به عنوان یک نشانگر انعطاف‌پذیری یک فرضیه هیجان‌انگیز است، نه یک واقعیت اثبات‌شده.

آیا امواج دلتا با تقویت جریان گلیمفاتیک، مغز را پاکسازی می‌کنند؟

یک مطالعه روی موش‌ها همبستگی مثبتی بین قدرت دلتا و جریان ورودی گلیمفاتیک تحت بیهوشی نشان داد، اما این یک ارتباط در حیوانات بیهوش است، نه یک شواهد علی در انسان‌های بیدار. ادعاهایی مبنی بر اینکه "دلتا مغز را پاکسازی می‌کند" در حالت‌های بیداری، داده‌ها را بیش از حد ساده می‌کند.

پزشکان قبل از تفسیر امواج دلتا چه مواردی را باید در نظر بگیرند؟

دلتا هرگز نباید به تنهایی تفسیر شود؛ قدرت طیفی باید با معیارهای اتصال و پیچیدگی ترکیب شود. این رویکرد مانع از قضاوت نادرست درباره افراد هوشیار به عنوان بیهوش بر اساس دامنه دلتا به تنهایی می‌شود.