Sóng Delta

Sóng Delta Là Gì?

Sóng delta là các mô hình tần số thấp của hoạt động điện trong não. Chúng trở nên đặc biệt nổi bật trong các giai đoạn sâu nhất của giấc ngủ không REM, khi nhận thức về môi trường bên ngoài giảm đi và cơ thể bước vào trạng thái phục hồi cao.

Do đó, cụm từ “giấc ngủ sóng delta” đề cập đến cả nhịp não có thể đo lường được và giai đoạn giấc ngủ mà nhịp đó hiển thị rõ nhất. Đáng chú ý, bản thân hoạt động delta không phải là một thước đo hoàn chỉnh về chất lượng giấc ngủ.

Đặc điểm của Sóng Delta

Sóng delta có chu kỳ tương đối dài và tần số thấp. Trong giấc ngủ sóng chậm, chúng thường xuất hiện dưới dạng các dao động lớn, đồng bộ giữa các nhóm tế bào thần kinh. Sự đồng bộ này có liên quan đến việc giảm khả năng phản hồi với môi trường và với phần sâu nhất của chu kỳ giấc ngủ bình thường.

Hoạt động delta được đánh giá thông qua EEG (điện não đồ), thay vì chỉ thông qua điểm số giấc ngủ của người tiêu dùng. Việc diễn giải lâm sàng xem xét toàn bộ bản ghi, tuổi tác và tình trạng của người đó, nhiễu ảnh trong tín hiệu, việc sử dụng thuốc hoặc chất kích thích, và mối quan hệ giữa hoạt động của não với các phép đo khác như nhịp thở và trương lực cơ. Hoạt động delta trong lúc thức có thể có ý nghĩa khác với hoạt động delta trong lúc ngủ, đó là lý do tại sao ngữ cảnh lại quan trọng.

Tuổi tác cũng ảnh hưởng đến lượng và sự phân bố của hoạt động sóng chậm. Trẻ em và thanh thiếu niên thường có nhiều giấc ngủ sóng chậm hơn so với người lớn tuổi, trong khi độ sâu và tính liên tục của hoạt động này có thể thay đổi trong suốt cuộc đời. Những khác biệt bình thường này làm cho những tuyên bố chung chung về một lượng hoạt động delta "hoàn hảo" trở nên không đáng tin cậy.

Cách Sóng Delta Được Tạo Ra Trong Trạng Thái Không Ngủ

Sóng delta xuất hiện từ chính vỏ não. Các nhóm lớn tế bào thần kinh vỏ não thay phiên nhau gần như đồng bộ giữa trạng thái cực kỳ hưng phấn (“lên”) và kém hưng phấn (“xuống”). Biên độ và độ dốc của sóng delta phản ánh số lượng tế bào thần kinh dao động cùng nhau.

Bởi vì các nhịp chậm hơn huy động các nhóm tế bào đặc biệt lớn, tần số của dao động delta được đề xuất là tỷ lệ nghịch với quy mô của quần thể đồng bộ—nhịp delta tham gia vào một mạng lưới rộng lớn hơn nhiều so với nhịp alpha hoặc beta nhanh hơn.

Nguồn gốc vỏ não này giải thích tại sao delta cần một vỏ não nguyên vẹn. Trong các mô hình đột quỵ được nhấn mạnh bởi Assenza & Lazzaro, một tổn thương dưới vỏ não loại bỏ đầu vào truyền đến sẽ kích hoạt hoạt động delta ở vỏ não phía trên, nhưng một tổn thương làm hỏng trực tiếp vỏ não đến mức gần như im lặng thì không tạo ra mô hình delta tương tự. Nói cách khác, delta phát sinh khi các mạch vỏ não vẫn hoạt động nhưng bị ngắt kết nối với xung động đồi thị hoặc dưới vỏ não bình thường của chúng.

Mối quan hệ giữa delta và các cấu trúc não sâu hơn trở nên rõ ràng hơn trong quá trình mất ý thức do propofol. Theo Boly và cộng sự, khi propofol đi sâu hơn, hoạt động chậm trong phạm vi từ delta đến alpha sẽ tăng lên một cách chọn lọc. Khi các nhà nghiên cứu sử dụng mô hình nhân quả động để truy tìm nguồn gốc của những thay đổi quang phổ này, họ phát hiện ra rằng quá trình chuyển đổi sang trạng thái mất ý thức không phải do sự tăng cường thêm khả năng hưng phấn của đồi thị; sự gia tăng đó đã xảy ra sớm hơn trong quá trình an thần nhẹ.

Thay vào đó, việc mất ý thức được đánh dấu bằng sự sụt giảm cụ thể trong kết nối ngược giữa các vỏ não từ vùng trán đến vùng đỉnh. Vì vậy, mặc dù delta được tạo ra bởi các mạch vỏ não, nhưng ý nghĩa của nó phụ thuộc rất lớn vào cách các mạch đó giao tiếp với nhau và với đồi thị.

Sóng Delta Biên Độ Cao Không Tự Động Nghĩa Là “Mất Ý Thức”

Các bác sĩ lâm sàng từ lâu đã sử dụng sóng delta biên độ cao như một dấu hiệu cảnh báo tình trạng giảm ý thức. Trong nhiều trường hợp, chẳng hạn như giấc ngủ sóng chậm, gây mê, trạng thái sau cơn động kinh, đúng là như vậy.

Nhưng nghiên cứu năm 2021 của Frohlich và cộng sự đã ghi lại một danh sách nổi bật, ít được thừa nhận về các tình trạng có ý thức hoặc có phản hồi nhưng cũng có sóng delta nổi bật:

• Hội chứng Angelman

• Một số bệnh động kinh

• Phản hồi hành vi trong quá trình gây mê bằng propofol

• Mê sảng sau phẫu thuật

• Trạng thái phân ly như mơ ngủ

• Trải nghiệm ảo giác mạnh mẽ

Các báo cáo lâm sàng cũ hơn bổ sung thêm:

• Hội chứng Rett

• Hội chứng Lennox‑Gastaut

• Bệnh tâm thần phân liệt

• Bệnh ty thể

• Bệnh não gan

• Trạng thái động kinh không co giật.

Sóng delta xuất hiện rất đáng tin cậy trên phạm vi này đến mức việc chỉ sử dụng năng lượng delta làm máy đo ý thức sẽ gắn nhãn sai cho nhiều cá nhân đang tỉnh táo, nhận biết được là mất ý thức.

Giải pháp cho nghịch lý này nằm ở việc kết hợp năng lượng quang phổ với các thước đo độ phức tạp của EEG, hay entropy. Một EEG giàu delta có thể thuộc về một bộ não có ý thức nếu tín hiệu vẫn phức tạp và không thể dự đoán được; nó báo hiệu tình trạng mất ý thức đáng tin cậy hơn nhiều khi độ phức tạp giảm xuống.

Dữ liệu về propofol từ Boly và cộng sự đã củng cố quan điểm này. Sự mất ý thức không chỉ là "nhiều delta hơn", mà là sự phá vỡ kết nối phản hồi từ trán đến đỉnh, một sự thay đổi có khả năng làm giảm quá trình xử lý thông tin tích hợp.

Do đó, bất cứ khi nào có thể, các bác sĩ lâm sàng và nhà nghiên cứu nên kiểm tra tính kết nối và độ phức tạp bên cạnh năng lượng quang phổ.

Sóng Delta Khi Thức và Khả Năng Thích Ứng Của Thần Kinh

Khả năng thích ứng của thần kinh (neural plasticity) là khả năng suốt đời của não bộ nhằm điều chỉnh sức mạnh khớp thần kinh và tổ chức lại các mạng lưới. Assenza & Lazzaro đã khám phá liệu sóng delta có thể hoạt động như một dấu hiệu EEG không xâm lấn của khả năng thích ứng hay không. Họ đã sử dụng một kỹ thuật gọi là kích thích từ xuyên sọ (TMS), cụ thể là giao thức chuỗi theta ngắt quãng (iTBS), để làm tăng tạm thời khả năng hưng phấn của vỏ não ở những tình nguyện viên khỏe mạnh đang tỉnh táo.

Sau khi kích thích iTBS thực, năng lượng delta tăng lên. Sau khi kích thích giả, nó không tăng. Sự kết hợp tạm thời này gợi ý mối liên hệ giữa các quá trình giống như khả năng thích ứng và sóng delta, mở rộng công trình nghiên cứu về khả năng thích ứng-giấc ngủ của Tononi và các đồng nghiệp sang trạng thái thức.

Tuy nhiên, các tác giả dán nhãn rõ ràng cho dữ liệu này là có tính tương quan. Không tìm thấy mối tương quan nào giữa năng lượng delta và biên độ điện thế gợi cơ, và sự gia tăng delta không được tách biệt rõ ràng về mặt thời gian so với sự thay đổi khả năng hưng phấn do TMS gây ra. Do đó, mối quan hệ chính xác vẫn chưa được thiết lập.

Sóng Delta Trong Đột Quỵ

Đột quỵ cấp tính mang lại một thử nghiệm tự nhiên trong đó não vừa bị tổn thương vừa đồng thời tổ chức lại. Assenza & Lazzaro cũng đã xem xét bằng chứng cho thấy sóng delta trên bán cầu não bị ảnh hưởng là một chỉ báo nhạy cảm về rối loạn chức năng tế bào thần kinh, tương quan với thể tích tổn thương và mức độ nghiêm trọng của sự thiếu hụt thần kinh cấp tính.

Nếu sóng delta lan từ bên bị ảnh hưởng sang bán cầu não không bị ảnh hưởng, tiên lượng có vẻ kém hơn. Quan trọng là, các phép đo delta EEG trong giai đoạn cấp tính làm tăng thêm giá trị dự đoán cho sự hồi phục lâm sàng sau ba tháng, vượt trội hơn những gì bác sĩ lâm sàng có thể ước tính chỉ từ việc khám tại giường.

Đồng thời, delta có thể không đơn thuần là dấu hiệu của sự tổn thương. Ở những con chuột bị đột quỵ, sóng delta ở bán cầu não đối bên dường như hoạt động như một "hướng dẫn thu hút" cho các sợi liên bán cầu nảy mầm sang bên bị tổn thương. Đánh giá tương tự đưa ra giả thuyết rằng, ở bệnh nhân là người, các tế bào thần kinh quanh tổn thương tạo ra các kết nối mới có thể thúc đẩy các nhóm lớn hơn dao động ở tần số delta, phản ánh nỗ lực tái sắp xếp thần kinh.

Vì vậy, sóng delta nhìn thấy sau đột quỵ có thể thể hiện cả tổn thương ban đầu và các quá trình phục hồi đang diễn ra, mặc dù chưa hoàn thiện. Một lần nữa, bằng chứng chỉ mang tính tương quan; chưa có vai trò nhân quả nào của sóng delta trong việc định hình khả năng thích ứng hoặc phục hồi được chứng minh.

Sóng Delta Không Phải Giấc Ngủ và Sự Làm Sạch Não

Hệ thống glymphatic là một mạng lưới di chuyển dịch não tủy (CSF) dọc theo các khoang quanh mạch máu và qua mô não, cung cấp chất dinh dưỡng và làm sạch chất thải chuyển hóa.

Một nghiên cứu mang tính bước ngoặt trên chuột của Hablitz và cộng sự đã kiểm tra dòng chảy glymphatic dưới sáu chế độ gây mê khác nhau và so sánh nó với hoạt động của não và các phép đo tim mạch. Dòng chảy chất đánh dấu CSF cao nhất dưới tác dụng của ketamine‑xylazine, tiếp theo là isoflurane bổ sung dexmedetomidine và pentobarbital; nó thấp dưới tác dụng của α‑chloralose, Avertin, và chỉ riêng isoflurane.

Khi các nhà nghiên cứu xem xét tất cả các chế độ, họ đã tìm thấy mối tương quan thuận giữa dòng chảy glymphatic và năng lượng delta vỏ não, và mối tương quan nghịch với năng lượng beta và nhịp tim. Đây là một quan sát nổi bật, nhưng nó ghi lại một mối liên hệ ở động vật bị gây mê, chứ không phải là một cơ chế nhân quả ở người tỉnh táo.

Những suy diễn cho rằng “sóng delta làm sạch não” hoặc sóng delta khi thức giúp tăng cường dòng chảy glymphatic một cách cấp tính là đơn giản hóa quá mức dữ liệu và không được hỗ trợ cho các trạng thái không ngủ bởi bằng chứng được thảo luận.

Sóng Delta Tiết Lộ Điều Gì Về Chức Năng Não

Sóng delta có thể xuất hiện trong bộ não tỉnh táo và có phản hồi, bao gồm cả trạng thái ảo giác, và ý nghĩa của chúng phụ thuộc vào khả năng kết nối tổng thể của não và độ phức tạp của tín hiệu chứ không chỉ riêng biên độ. Sự thay đổi đó rất quan trọng đối với bất kỳ ai diễn giải bằng chứng EEG trong môi trường phòng khám hoặc nghiên cứu.

Các nghiên cứu được xem xét cũng liên kết sóng delta khi thức với khả năng thích ứng và phục hồi sau đột quỵ, nhưng chỉ dưới dạng một mối liên hệ, không phải là nguyên nhân đã được chứng minh. Sự thận trọng tương tự cũng áp dụng cho các mối liên hệ giữa delta và dòng chảy chất lỏng làm sạch não, vốn đến từ những con chuột bị gây mê và không chứng minh được tác dụng ở người.

Bài học thực tế là kết hợp năng lượng quang phổ với các thước đo độ phức tạp và tính kết nối trước khi đưa ra kết luận về ý thức, tổn thương hoặc sự chữa lành.

Tài liệu tham khảo

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

Câu Hỏi Thường Gặp

Sóng delta là gì?

Sóng delta là các dao động não chậm, biên độ cao được đo bằng EEG, thường nằm trong khoảng 0.5 đến 4 Hz. Chúng phản ánh các mô hình phát xung thần kinh theo nhịp điệu, nơi các nhóm lớn tế bào thần kinh vỏ não đồng bộ hóa giữa trạng thái cực kỳ hưng phấn và kém hưng phấn.

Tại sao trong lịch sử, sóng delta lại liên quan đến tình trạng mất ý thức?

Sóng delta biên độ cao được coi là gần như đồng nghĩa với tình trạng mất ý thức vì nó xuất hiện trong giấc ngủ sâu không REM, gây mê toàn thân và hôn mê. Điều này được cho là phản ánh sự vô hiệu hóa vỏ não trên diện rộng trong "trạng thái xuống", khi các phần lớn của vỏ não gần như im lặng.

Sóng delta có thể xuất hiện ở những người tỉnh táo, có ý thức không?

Có, hoạt động delta nổi bật đã được ghi nhận ở những cá nhân tỉnh táo và có phản hồi, bao gồm cả những người trong trạng thái ảo giác, một số bệnh động kinh và trạng thái phân ly giống như mơ. Việc chỉ sử dụng năng lượng delta làm máy đo ý thức có thể gắn nhãn sai cho những người tỉnh táo là mất ý thức.

Làm thế nào các bác sĩ lâm sàng có thể phân biệt giữa sóng delta báo hiệu mất ý thức và sóng delta ở trạng thái tỉnh táo?

Chìa khóa là kết hợp năng lượng quang phổ với các thước đo độ phức tạp của EEG hoặc entropy. EEG giàu delta có thể thuộc về bộ não có ý thức khi tín hiệu vẫn phức tạp và không thể dự đoán được, trong khi tình trạng mất ý thức được báo hiệu đáng tin cậy hơn khi độ phức tạp giảm xuống.

Sóng delta có chứng minh rằng khả năng thích ứng của não đang diễn ra không?

Hoạt động delta có liên quan đến các quá trình giống như khả năng thích ứng, như đã thấy sau khi kích thích từ xuyên sọ ở người lớn tỉnh táo, nhưng bằng chứng này mang tính tương quan. Chưa có vai trò nhân quả nào được chứng minh, vì vậy sóng delta như một dấu hiệu của khả năng thích ứng là một giả thuyết thú vị, không phải là một thực tế đã được chứng minh.

Sóng delta có làm sạch não bằng cách tăng cường dòng chảy glymphatic không?

Một nghiên cứu trên chuột đã tìm thấy mối tương quan thuận giữa năng lượng delta và dòng chảy glymphatic dưới tác dụng gây mê, nhưng đây là một mối liên hệ ở động vật bị gây mê, không phải là bằng chứng nhân quả ở người tỉnh táo. Những tuyên bố rằng "sóng delta làm sạch não" ở trạng thái thức đã đơn giản hóa quá mức dữ liệu.

Các bác sĩ lâm sàng nên xem xét điều gì trước khi diễn giải sóng delta?

Sóng delta không bao giờ nên được diễn giải một cách cô lập; năng lượng quang phổ nên được kết hợp với các thước đo về tính kết nối và độ phức tạp. Cách tiếp cận này ngăn ngừa việc đánh giá sai những cá nhân có ý thức là mất ý thức chỉ dựa trên biên độ delta.