گروهی از دانشمندان علوم اعصاب در مقاله جدیدی می گویند که مطالعه یک محدوده فرکانسی خاص، ریتم امواج مغزی بتا بین 14 تا 30 هرتز، کلید درک چگونگی کنترل مغز فرآیندهای شناختی یا از دست دادن کنترل در برخی اختلالات است.
من گزارش میدم تکناکانفجارهای مغزی با فرکانس بتا مکان و زمان نورون های قشر مغز را کنترل می کنند که اطلاعات حسی را پردازش می کنند و پاسخ های برنامه ریزی می کنند.
مغز اطلاعات را در مقیاس های مختلف پردازش می کند. سلول‌های منفرد سیگنال‌ها را به صورت الکتروشیمیایی در مدارها منتقل می‌کنند، اما در مقیاس بزرگی که برای تولید شناخت لازم است، میلیون‌ها سلول به طور هماهنگ عمل می‌کنند که توسط سیگنال‌های ریتمیک در فرکانس‌های مختلف هدایت می‌شوند.
نقش ریتم امواج بتا در کنترل شناختی
دانشمندان با تکیه بر داده‌های تجربی، مدل‌سازی ریاضی و تئوری، پیشنهاد می‌کنند که انفجار امواج مغزی ریتم بتا، با تنظیم مکان و زمان امواج گاما با فرکانس بالاتر، می‌تواند نورون‌ها را برای ترکیب اطلاعات جدید از حواس یا تدوین برنامه‌های اقدام آموزش دهد. در مغز آنها استدلال می کنند که انفجارهای بتا به سرعت الگوهای انعطاف پذیر اما کنترل شده ای از فعالیت عصبی را برای اجرای تفکر عمدی ایجاد می کنند.
ارل کی میلر، یکی از محققان این مطالعه می گوید که شناخت به سازماندهی تفکر هدفمند بستگی دارد، بنابراین اگر می خواهید شناخت را درک کنید، باید آن سازمان را درک کنید. بتا محدوده فرکانس‌هایی است که می‌توانند نورون‌ها را در مقیاس فضایی مناسب برای تولید افکار سازمان‌یافته کنترل کنند.
میلر و همکارانش، میکائیل لوندکویست، جاناتان نوردمارک و یوهان لیلفورس از مؤسسه کارولینسکا، و پاول هرمان از مؤسسه فناوری سلطنتی KTH در سوئد، می گویند که مطالعه انبوه ریتم های بتا برای درک چگونگی ظهور و نمایش آنها نه تنها به شناخت کمک می کند. توضیح داده شده است، اما تشخیص ها و درمان های اختلالات شناختی نیز کمک می کند.
آنها در مقاله خود می گویند: “با توجه به اهمیت نوسانات بتا در شناخت، ما انتظار یک تغییر عمده در نحوه شناسایی نشانگرهای زیستی داریم، به ویژه با توجه به اهمیت انفجارهای بتا در فرآیندهای کنترل مهاری، و همچنین اهمیت آنها در ADHD، اسکیزوفرنی، و بیماری آلزایمر.” این مقاله در مجله Trends in Cognitive Sciences منتشر شده است.
داده های به دست آمده از امواج بتا
محققان می گویند: مطالعات تجربی در چندین گونه، از جمله انسان، در مناطق مختلف مغز و وظایف شناختی متعدد، ویژگی های کلیدی امواج بتا را در قشر مغز نشان داده است. یکی از این ویژگی ها این است که ریتم بتا در انفجارهای سریع اما قدرتمند رخ می دهد. آنها از قدرت ریتم های گامای فرکانس بالاتر استفاده می کنند. اگرچه این امواج از نواحی عمیق‌تر مغز منشا می‌گیرند، اما به مناطق خاصی از قشر مغز می‌روند.
نویسندگان می نویسند که انفجارهای بتا فرصت های جدیدی را برای مطالعه نحوه پردازش انتخابی ورودی های حسی، شکل گیری عملکردهای شناختی بازدارنده و در نهایت منجر به اعمال حرکتی ارائه می دهد.
به عنوان مثال، میلر و همکارانش در حیوانات نشان داده‌اند که در قشر جلوی مغز در وظایف حافظه کاری، زمانی که فعالیت گاما می‌تواند اطلاعات حسی جدید را ذخیره کند، انفجارهای بتا مستقیماً در قشر جلوی مغز اطلاعات حسی جدید را می‌خوانند و زمانی که دیگر مرتبط نیستند، دور می اندازد
در مقاله‌ای در سال گذشته، لوندکویست، هرمان، میلر و سایر محققان چندین خط شواهد تجربی را برای این فرضیه ذکر کردند که انفجارهای بتا کنترل شناختی را در مغز اعمال می‌کنند و اساساً تکه‌های قشر مغز را محدود می‌کنند، نه قوانین کلی عملکرد شاو. به عنوان نورون های منفرد
برای مثال، اگر وظیفه حافظه فعال به خاطر سپردن ترکیبی برای قفل کردن یک الگو باشد، ریتم‌های بتا برش‌های قشری را برای گام‌های متداول چرخش به چپ، چرخش به راست، و دوباره گردش به چپ اجرا می‌کنند و به نورون‌های گاما در هر الگو اجازه می‌دهند ذخیره و یادآوری را فعال کنند. اعداد ترکیبی خاص بعدی آنها خاطرنشان کردند که ارزش چنین اصل سازماندهی این است که مغز می تواند به سرعت قوانین وظیفه را به طور همزمان روی بسیاری از نورون ها اعمال کند، بدون اینکه در صورت تغییر اعداد فردی، ساختار کلی کار را بازسازی کند.
به گفته محققان، یکی دیگر از پدیده های مهم انفجارهای بتا این است که در فواصل طولانی در مغز پخش می شوند و مناطق متعددی را درگیر می کنند. مطالعه جهت سفر فضایی آنها و همچنین زمان بندی آنها می تواند نشان دهد که کنترل شناختی چگونه انجام می شود.
ایده های جدید سوالات جدیدی ایجاد می کنند
انفجارهای ریتم بتا نه تنها از نظر فرکانس، بلکه در طول مدت، دامنه، منشاء و سایر ویژگی ها نیز متفاوت است. محققان می گویند این تنوع نشان دهنده تطبیق پذیری آنها است، اما همچنین به دانشمندان علوم اعصاب نیاز دارد که این اشکال مختلف این پدیده و آنچه را که نشان می دهند مطالعه و درک کنند تا اطلاعات بیشتری از این سیگنال های عصبی به دست آورند.
لوندکویست می‌گوید: «من فکر می‌کنم مهم‌ترین جنبه انفجارهای بتا این فرض ساده و اساسی است که نشان‌دهنده ماهیت گذرا نوسانات عصبی و فرآیندهای مرتبط با شناخت هستند. دانش بر هر کاری که انجام می دهیم تأثیر می گذارد.
چگونه انفجارهای بتا برای اولین بار ظهور کردند تا نقش مهم خود را در کنترل شناختی ایفا کنند؟
به گفته محققان، مشخص نیست که چگونه انفجارهای بتا به عنوان واسطه ای برای یک فرمان اجرایی که به مناطق دیگر مغز می رسد، ایجاد می شود.
محققان ادعا نمی کنند که همه پاسخ ها را دارند. در عوض، آنها می گویند، به نظر می رسد که ریتم بتا نقش مهمی در کنترل شناخت دارد.
آنها نتیجه می گیرند: برای درک کامل پتانسیل این امواج، نیاز به پرداختن به سوالات برجسته با پارادایم های تجربی جدید، روش های تحلیلی و رویکردهای مدل سازی وجود دارد.
