Dołącz do czytelników
Brak wyników

Psychologia i życie

8 kwietnia 2020

NR 4 (Kwiecień 2020)

Rytmy mózgu

209

Niezależnie od tego, czy koncentrujemy się na trudnym zadaniu, czy odpoczywamy albo śpimy, neurony w mózgu są w stałej komunikacji. Nadają jednak na różnych falach. Jakie to fale? Jakim aktywnościom towarzyszą?

Co się dzieje w mózgu, gdy czytasz ten tekst? Choć pewnie jesteś odprężony i nie wkładasz w lekturę zbyt wielkiego wysiłku, twój mózg wykazuje złożoną aktywność… elektryczną. Wszystko, co myślisz, czujesz i robisz w tej chwili, ma swoje źródło w komunikacji między komórkami nerwowymi. A z nią związane są fale mózgowe emitowane przez populacje neuronów w twojej głowie. 

POLECAMY

Pionierskie badania nad aktywnością elektryczną mózgu z użyciem elektroencefalografu prowadził niemiecki psychiatra Hans Berger. W 1920 roku postawił sobie za cel odkrycie podłoża telepatii. I tak, umieszczając na ludzkiej głowie elektrody, zarejestrował fale mózgowe. Ku jego rozczarowaniu okazały się one jednak zbyt słabe, by mogły przekazywać jakiekolwiek informacje od jednej osoby do innej. Stało się za to jasne, że mają kluczowe znaczenie dla przekazywania informacji w obrębie mózgu. Naukowcy nazywają te fale oscylacjami lub rytmami neuronalnymi. 

Jak rozmawiają neurony

Neurony są zorganizowane w złożone łańcuchy oraz sieci, za pośrednictwem których przekazują informacje w układzie nerwowym (w formie sygnałów chemicznych i elektrycznych). Zbudowane są z ciała komórkowego i dwóch rodzajów wypustek – dendrytów, które odbierają impulsy, oraz aksonów, które przesyłają je dalej. Miejsca styku między zakończeniem aksonu a dendrytem kolejnej komórki nazywane są synapsami. Pełnią one rolę bramek decydujących o aktywności neuronów – mogą przekazywać informacje kolejnym komórkom nerwowym (aktywność pobudzająca) lub blokować ich przesyłanie (aktywność hamująca).

Większość połączeń między neuronami to synapsy chemiczne. Oznacza to, że tym, co wyzwala przekazywanie informacji między komórkami, są substancje chemiczne: impuls docierający do kolbki synaptycznej uwalnia neuroprzekaźniki, a te pobudzają błonę sąsiadującego neuronu, powodując zmiany napięcia elektrycznego. Innymi słowy, powstaje bardzo niewielkie pole elektryczne, nazywane potencjałem postsynaptycznym. Trwa on zwykle od kilkudziesięciu do kilkuset milisekund. 

Neurony stale się komunikują, jednocześnie ze sobą współpracując i konkurując. W ten sposób regulują pracę układu nerwowego. W ludzkim mózgu znajduje się średnio 86 miliardów komórek nerwowych, a każdy neuron połączony jest z kilkoma tysiącami innych neuronów. Oznacza to, że w naszym mózgu może być mniej więcej tyle połączeń, ile jest ciał niebieskich we wszechświecie! Jednak aby komórki mogły się ze sobą „dogadać”, muszą „nadawać na tych samych falach”.

Mózgowe stacje radiowe

Wyobraźmy sobie, że obserwujemy z pewnej odległości rytmicznie falujący rój świetlików. Podobnie wygląda to, co się dzieje w naszym mózgu – oscylacje neuronalne są odzwierciedleniem rytmicznych zmian napięcia na błonie komórkowej neuronów i występują w całym mózgu. Do badania mózgowej aktywności elektrycznej służy elektroencefalograf (EEG). Może on rejestrować synchroniczną aktywność tysięcy komórek nerwowych kory mózgowej, nazwanych komórkami piramidowymi (patrz słowniczek). Ponieważ ich dendryty skierowane są w tym samym kierunku, aktywność dendrytyczna niezliczonej ilości zsynchronizowanych komórek piramidowych wytwarza pole elektryczne o wystarczająco dużej sile, by mogło być mierzone za pomocą elektrod umieszczonych na skórze głowy. W pomiarze EEG rejestrujemy pracę około 10 000–50 000 neuronów!

To prawdopodobnie oscylacje neuronalne odpowiadają za synchronizację i koordynację komunikacji między populacjami komórek nerwowych. Żeby efektywnie się ze sobą komunikować, neurony muszą reagować na odpowiednie sygnały od innych komórek, a pozostałe ignorować – tak samo szukamy okreś­lonych częstotliwości, by posłuchać tej, a nie innej stacji radiowej. 

Fale mózgowe tradycyjnie klasyfikowane są w zakresie pięciu przedziałów częstotliwości: delta, theta, alfa, beta i gamma. Poszczególne częstotliwości są związane z różnymi procesami psychicznymi i poznawczymi. Obecnie wiele zespołów wybitnych neuronaukowców na całym świecie zajmuje się badaniem związku pomiędzy falami mózgowymi a myśleniem i zachowaniem. Nasza wiedza na ten temat cały czas się zatem poszerza.

Pamięć pod prądem

Elektryczna stymulacja mózgu może poprawiać pamięć seniorów – dowodzą amerykańskie badania. 

Starzenie się jest związane ze spadkiem funkcjonowania poznawczego, w tym pamięci roboczej, która jest bardzo istotna dla złożonych procesów, takich jak podejmowanie decyzji, planowanie czy wnioskowanie.

Zdaniem naukowców jedną z przyczyn gorszego funkcjonowania pamięci roboczej jest słabsza współpraca obszarów kory przedczołowej i lewego płata skroniowego. W młodszym wieku fale mózgowe w tych regionach lepiej się synchronizują, co sprzyja przekazywaniu informacji i wspomnień. 

Profesor Robert Reinhart z Boston University oraz profesor John Nguyen z West Virginia University School postanowili sprawdzić, 
czy stymulacja elektryczna mózgu może przywrócić seniorom pamięć. 

W tym celu przebadali 42 osoby w wieku 20–29 lat i 42 osoby w wieku 60–76 lat. Wszyscy uczestnicy wykonywali proste testy pamięciowe. Prezentowano im dwa podobne zestawy obrazów, z krótką przerwą między prezentacjami. Zadanie polegało na ocenie, czy to te same obrazy, a jeśli nie – określeniu, czym się różnią. Zgodnie z przypuszczeniami naukowców osoby starsze radziły sobie z zadaniem znacznie gorzej.

Następnie wszystkich badanych poddano nieinwazyjnej, 25-minutowej stymulacji mózgu, tzw. przezczaszkowej stymulacji prądem zmiennym, by poprawić współpracę pomiędzy wspomnianymi obszarami mózgu.

Po zabiegu pamięć robocza seniorów uległa znacznej poprawie. Co więcej, efekt utrzymywał się przez ok. 50 minut po stymulacji. Największa poprawa wystąpiła u osób, które w pierwszej próbie wypadły najsłabiej.

Wyniki badania są bardzo obiecujące, naukowcy zachowują jednak ostrożność. Konieczne jest sprawdzenie, czy poprawa w zakresie pamięci nie została uzyskana kosztem pogorszenia innych funkcji poznawczych.

 

Jako pierwsze zaobserwowane zostały fale alfa o częstotliwości 8–12 Hz (częstotliwości można wyobrazić sobie jako rytmiczne klaśnięcia, np. 8 Hz t...

Ten artykuł dostępny jest tylko dla Prenumeratorów.

Sprawdź, co zyskasz, kupując prenumeratę.

Zobacz więcej

Przypisy