Neural oscillations in the frequency range of 8–12 Hz
3D платформадағы бейне ойын
the 3D platform video game
Альфа толқындары немесе альфа ырғағы – адамдардағы таламустың жүрек соғуын реттейтін жасушаларының синхронды және үйлесімді (фазалық немесе конструктивті) электрлік белсенділігінен туындайтын 8–12 Гц жиілік диапазонындағы нейрондық тербелістер. Тарихи тұрғыдан алғанда, 1924 жылы ЭЭГ-ні ойлап тапқан Ханс Бергердің құрметіне оларды «Бергер толқындары» деп те атаған. Альфа толқындары – электрофизиологиялық және оған ұқсас әдістермен, мысалы, электроэнцефалография (ЭЭГ) немесе магнитоэнцефалография (МЭГ) арқылы анықталатын ми толқындарының бір түрі және сандық электроэнцефалография (qEEG) арқылы өлшенуі мүмкін. Олар көбінесе көздері жұмылған кездегі сергек демалыс кезінде оқипіталдық бөліктерден тіркеледі және адамдарда тіркелген ең алғашқы ми ырғағы болды. Альфа толқындары көз ашқанда және ұйықтағанда азаяды, ал ұйқысырағанда күшейеді. Көздері жұмылған кездегі оқипіталдық альфа толқындары – ЭЭГ-нің ең күшті сигналдары. Тарихи тұрғыдан альфа толқындары бос жағдайдағы көру қабығының белсенділігін көрсетеді деп есептелген. Соңғы зерттеулер олардың қолданылмаған қабық аймақтарын тежейтінін немесе желілік үйлестіру мен байланыста белсенді рөл атқаратынын көрсетеді. Олардың тежегіш рөл атқаратыны немесе белсенді рөл атқаратыны олардың таралу бағытына байланысты: жоғарыдан төменге қарай таралатын толқындар тежегіш, ал төменнен жоғарыға қарай таралатындары көру назарына көмектеседі. Бас моторлық қабық үстінен альфаға ұқсас му толқынын табуға болады.
Alpha waves, or the alpha rhythm, are neural oscillations in the frequency range of 8–12 Hz likely originating from the synchronous and coherent (in phase or constructive) electrical activity of thalamic pacemaker cells in humans. Historically, they are also called "Berger's waves" after Hans Berger, who first described them when he invented the EEG in 1924. Alpha waves are one type of brain waves detected by electrophysiological and closely related methods, such as by electroencephalography (EEG) or magnetoencephalography (MEG), and can be quantified using quantitative electroencephalography (qEEG). They can be predominantly recorded from the occipital lobes during wakeful relaxation with closed eyes and were the earliest brain rhythm recorded in humans. Alpha waves are reduced with open eyes and sleep, while they are enhanced during drowsiness. Occipital alpha waves during periods of eyes closed are the strongest EEG brain signals. Historically, alpha waves were thought to represent the activity of the visual cortex in an idle state. More recently, research suggests that they inhibit areas of the cortex not in use, or alternatively that they play an active role in network coordination and communication. Whether they are inhibitory or play an active role in attention links to their direction of propagation, with top down rearward waves being inhibitory, and forward bottom up ones aiding visual attentional processes. An alpha like variant called a mu wave can be found over the primary motor cortex.
Мүмкін болатын түрлері мен шығу тегі
Кейбір зерттеушілер альфа-толқындарының кем дегенде екі түрі бар екенін айтады, олар ояну-ұйқы циклінде әртүрлі функцияларды атқара алады. Альфа-толқындары ояну-ұйқы циклінің әртүрлі сатыларында кездеседі. Ең көп зерттелгені – бұл адамның демалып, көздері жабық, бірақ шаршамаған немесе ұйықтамаған жағдайындағы психикалық күйі. Альфа-белсенділігі көбінесе басқа қабықшада (occipital lobe) орналасқан, бірақ оның таламикалық тегі болуы мүмкін деген пікірлер де бар. Бірнеше талдаулар көрсеткендей, кортикальдық альфа-толқындары пульвинальдық (таламустық) альфа-толқындарына жетекшілік етеді, бұл таламустық кардиостимуляция теорияларын күрделендіреді. Халгрен, М. және авторлар тобы альфа толқындарының жүйке жүйесінде қабықтан таламусқа және жоғары деңгейден төмен деңгейге таралу арқылы әрекет ететінін анықтады. Traub RD және авторлар тобы жүргізген тәжірибелік және есептеу модельдері, кортикальдық а-ламинасы мен негізгі нейронның субтипіне тән көру альфа-ритмінің бастау тегін ұсынады. Туа біткен көру кемістігі бар пациенттерді зерттеу нәтижесінде, ЭЭГ белсенділігінің дұрыс үлгісін қалыптастыру үшін тиімді және толық көру жолының болуы қажет екені анықталды. Бұл толқын шамамен төрт айда пайда бола бастайды және бастапқыда секундына 4 толқын жиілігін құрайды. 3 жасқа дейін ересек альфа-толқыны секундына 10 толқынға жетеді. Альфа-толқындарының екінші пайда болуы REM ұйқысы кезінде болады. Ояу күйдегі альфа-толқындарынан айырмашылығы, бұл форма мидың алдыңғы-орталық бөлігінде орналасқан. REM ұйқысы кезіндегі альфа-белсенділігінің мақсаты әлі толыққанды түсіндірілмеген. Қазіргі уақытта альфа-үлгілерінің REM ұйқының қалыпты бөлігі екені және олар жартылай ояну кезеңін көрсететіні туралы аргументтер бар. Альфа-белсенділігінің REM ұйқы қысымына кері пропорционалды екені де болжанады. Альфа-толқындары ұйқы кезінде ояу күйді көрсетеді деп ұзақ уақыттан бері есептеледі. Бұл зерттеулерге байланысты, онда қатысушылар сергімейтін ұйқы туралы хабарлаған және ұйқыға альфа-толқындарының жоғары деңгейі енгенін көрсететін ЭЭГ жазбалары болған. Бұл құбылыс альфа-толқындарының енуі деп аталады. Дегенмен, бұл түсіндірмелер шатастырушы болуы мүмкін, өйткені олар тек альфа-толқындарының басқа қабықшадан (occipital lobe) пайда болатынына назар аударады.
Some researchers posit that there are at least two forms of alpha waves, which may have different functions in the wake sleep cycle. Alpha waves are present at different stages of the wake sleep cycle. The most widely researched is during the relaxed mental state, where the subject is at rest with eyes closed, but is not tired or asleep. This alpha activity is centered in the occipital lobe, although there has been speculation that it has a thalamic origin. Several analyses suggest that cortical alpha leads pulvinar (thalamic) alpha, complicating prevailing theories of a thalamic pacemaker. Halgren, M et al. discovered that alpha acts within the nervous system by propagating from cortex to thalamus and higher order to lower order cortex. The experimental and computational models explored by Traub RD et al. suggested cortical a lamina and principal neuron subtype specific origin for the visual alpha rhythm. On the basis of examination of patients with congenital visual defects, it was established that the existence of an efficient and complete visual pathway is necessary for the development of a correct EEG activity pattern. This wave begins appearing at around four months, and is initially a frequency of 4 waves per second. The mature alpha wave, at 10 waves per second, is firmly established by age 3. The second occurrence of alpha wave activity is during REM sleep. As opposed to the awake form of alpha activity, this form is located in a frontal central location in the brain. The purpose of alpha activity during REM sleep has yet to be fully understood. Currently, there are arguments that alpha patterns are a normal part of REM sleep, and for the notion that it indicates a semi arousal period. It has been suggested that this alpha activity is inversely related to REM sleep pressure. It has long been believed that alpha waves indicate a wakeful period during sleep. This has been attributed to studies where subjects report non refreshing sleep and have EEG records reporting high levels of alpha intrusion into sleep. This occurrence is known as alpha wave intrusion. However, it is possible that these explanations may be misleading, as they only focus on alpha waves being generated from the occipital lobe.
Ой жүгірту
Саналылық медитациясы салауатты жандарда да, науқастарда да альфа толқындарының қуатын арттыратыны дәлелденген. Трансценденталды медитацияны тәжірибелеушілер альфа толқындарының жиілігін бақылау тобына қарағанда бір Герцке төмендеткенін көрсетті.
Mindfulness meditation has been shown to increase alpha wave power in both healthy subjects and patients. Practitioners of Transcendental Meditation have demonstrated a one Hertz reduction in alpha wave frequency relative to controls.
Альфа толқынының енуі
Альфа толқынының интрузиясы, дельта белсенділігі күтілгенде, REM емес ұйқы кезінде альфа толқындары пайда болғанда орын алады. Бұл фибромиалгиямен байланысты деп болжанады, фибромиалгияның клиникалық көріністерімен, мысалы, ауырсынудың ұзаққа созылуымен альфа толқындарының фазалық белсенділігінің артуы байланысты. Осыған қарамастан, альфа толқынының интрузиясы созылмалы шаршау синдромы және үлкен депрессия сияқты кез келген маңызды ұйқы бұзылысымен айтарлықтай байланысты емес. Дегенмен, бұл созылмалы шаршаумен азаптанушы науқастарда жиі кездеседі және басқа ұйқы бұзылыстарының әсерін күшейте алады.
Alpha wave intrusion occurs when the alpha waves appear with non REM sleep when delta activity is expected. It is hypothesized to be associated with fibromyalgia with increased phasic alpha sleep activity correlated with clinical manifestations of fibromyalgia, such as longer pain duration. Despite this, alpha wave intrusion has not been significantly linked to any major sleep disorder, including chronic fatigue syndrome, and major depression. However, it is common in chronic fatigued patients, and may amplify the effects of other sleep disorders.
Қате болжау
Осы назардың жоғалуынан кейін, жақында жасалған зерттеу альфа толқындары қателіктерді болжау үшін қолданылуы мүмкін екенін көрсетеді. Зерттеу барысында, MEG құралдары қате жасауға дейін альфа ми толқындарының белсенділігі 25%-ға дейін артатынын өлшеді. Бұл зерттеуде қарапайым логика қолданылды: альфа толқындары тыныштықты көрсетеді, ал қателіктер көбінесе адам автоматты түрде немесе "автопилотта" жұмыс істеп, орындап жатқан міндетіне назар аудармағанда жасалады. Қателік байқалғаннан кейін, субъект назар аудара бастағандықтан альфа толқындарының белсенділігі төмендеді. Бұл зерттеудің мақсаты – жоғары тәуекелді салалардағы қызметкерлерге, мысалы, әуе трафигін басқаруда, сымсыз ЭЭГ технологиясын қолдану арқылы альфа толқындарының белсенділігін қадағалау және қызметкердің назар деңгейін бағалауға көмектесу.
Following this lapse of attention line of thought, a recent study indicates that alpha waves may be used to predict mistakes. In it, MEGs measured increases of up to 25% in alpha brain wave activity before mistakes occurred. This study used common sense: alpha waves indicate idleness, and mistakes are often made when a person is doing something automatically, or "on auto pilot", and not paying attention to the task they are performing. After the mistake was noticed by the subject, there was a decrease in alpha waves as the subject began paying more attention. This study hopes to promote the use of wireless EEG technology on employees in high risk fields, such as air traffic controlling, to monitor alpha wave activity and gauge the attention level of the employee.
Жадтағы визуалды ақпаратты өңдеу
Бір зерттеу көрсеткендей, ашық көзбен альфа-ритмнің пайда болуы жұмыс жадындағы визуалды ақпаратты өңдеудің көрсеткіші болуы мүмкін. Альфа белсенділігінің пайда болу сәті есте сақтаудағы стимулдың түріне және есте сақтау қажетті визуалды ерекшеліктердің санына (түс, пішін және т.б.) байланысты екені анықталды. Авторлар альфа-ритмнің ашық көзбен пайда болуы, субъект визуалды жадыдағы бейнені талдап жатқанда бастапқы визуалды қабықшадағы визуалды ақпаратты өңдеудің уақытша тоқтағанын көрсетеді деп болжайды. Осы сәттерде ақпарат визуалды қабықшаның ассоциациялық аймақтарында (hV4, V3v, VO1, VO2 аймақтары) өңделеді.
A study has shown that the appearance of an alpha rhythm with open eyes can be a predictor of visual information processing in working memory. It was shown that the moment of appearance of alpha activity depends on the type of stimulus in memory and the number of visual characteristics (color, shape, etc.) that it needs to keep in memory. The authors suggest that the appearance of the alpha rhythm with open eyes may indicate a temporary shutdown of visual information processing in the primary visual cortex at the moments when the subject analyzes the image in visual memory. At these moments, information is processed in the association areas of the visual cortex (hV4, V3v, VO1, VO2 areas).
Көрнекілік оқыту
Бір зерттеуде "адамдарды өз ми ырғағымен (яғни, ең жоғары альфа жиілігімен) үйлестіру үшін визуалды жыпылықтау парадигмасы" қолдану жаттығудан кейінгі күні де сақталатын, тездетілген визуалды оқуға әкелуі мүмкін екені көрсетілген. Атап айтқанда, бұл үйлестіру, адамның альфа жиілігімен сәйкес келмейтін үйлестіруге қарағанда, фондық қалыптылықта жасырылған нысаналарды анықтау немесе шудың ішінде орналасқан радиалды және концентрлі шыны үлгілерін тану сияқты ажырату міндеттерін орындауды едәуір жеделдетті.
One study suggests that a "visual flicker paradigm to entrain individuals at their own brain rhythm (i. e. peak alpha frequency)" can result in faster perceptual visual learning, maintained the day following training. In particular, the entrainment substantially accelerated learning in a discrimination task to detect targets embedded in background clutter or to identify radial vs. concentric Glass patterns embedded in noise compared to entrainment that does not match an individual's alpha frequency.
Тарих
Альфа толқындарын неміс неврологі Ханс Бергер, ЭЭГ-ні ойлап тапқан ғалым ашқан. Альфа толқындары бета толқындарымен бірге Бергердің алғаш құжаттаған толқындарының бірі болды, сондай-ақ ол "альфа блокадасына" қызығушылық танытты – бұл процесс кезінде альфа толқындары төмендеп, бета толқындары жоғарылайды. Осы ерекшелік альфа толқынына "Бергер толқыны" деген қосымша атау берді. Бергер украин физиологы Владимир Правдич Неминскийдің тәжірибесіне сүйенді, ол иттің миының электрлік белсенділігін тіркеу үшін жіптік гальванометрді қолданған. Ұқсас әдістерді пайдалана отырып, Бергер адам миында электрлік белсенділіктің бар екенін растады. Алғашқыда ол бас сүйегі зақымдалған аурухана науқастарына стимул беріп, олардың миындағы электрлік белсенділікті өлшеді. Кейін ол стимуляция әдісінен бас тартып, мидағы табиғи ырғақты электрлік циклдерді өлшеуге кірісті. Ол алғаш рет анықтаған табиғи ырғақ – альфа толқыны болды. Бергер деректерді жинауда өте мұқият болды, бірақ өзінің тамашалығына қарамастан, ашылуларын жариялауға бес жылдай сенімді болмады. 1929 жылы ол альфа толқындары туралы алғашқы зерттеулерін "Archiv für Psychiatrie" журналында жариялады. Оның ЭЭГ техникасы және альфа мен бета толқындары туралы жаңалықтары бастапқыда сынға ұшырады. Оның техникасы мен зерттеулері 1937 жылға дейін, белгілі физиолог Лорд Адрианның мақұлдауына ие болғанға дейін психологиялық қауымдастықта кеңінен қабылданылмады. Альфа толқындары 1960 және 1970 жылдардың басында ми толқындарымен байланысты биокері байланыс теориясының пайда болуымен қайтадан назар аударды (төменде қараңыз). Альфа толқындарына қатысты биокері байланыс, нейрокері байланыс деп те аталады, ол адамның альфа ми толқындарын саналы түрде тудыруы болып табылады. АҚШ-тағы екі зерттеуші осы тұжырымды тәуелсіз эксперименттер арқылы зерттеді. Чикаго университетінің профессоры Джо Камия кейбір адамдардың альфа толқындарын қашан жасап жатқанын сезіне алатынын және олардың альфа белсенділігін арттыра алатынын анықтады. Бұл адамдар Камияның сыйлық жүйесі арқылы ынталандырылды. Биокері байланыстың екінші негізін қалаушы – Калифорния университетінің (Лос-Анджелес) профессоры Барри Стерман. Ол мысықтардың ми толқындарын бақылап, мысықтарды қозғалыстан бас тартуға үйреткенде, олардың альфа толқынына ұқсас SMR немесе mu толқындарын шығаратынын анықтады. Сыйлық жүйесін қолдана отырып, ол осы мысықтарды осы күйге оңай кіруге үйретті. Кейіннен ол АҚШ Әуе күштерімен адамдарда ұстамаларға себеп болатын реактивті отынның әсерін тексеру үшін байланысқа түсті. Стерман бұл отынның әсерін бұрын үйретілген мысықтарда сынап көрді және олардың үйретілмеген мысықтарға қарағанда ұстамаларға төзімділігі жоғары екенін анықтады. Альфа толқыны биокері байланысы адамдарда ұстамаларды басу және депрессияны емдеудегі кейбір жетістіктері үшін қызығушылық тудырды. Альфа толқындары психокинездің ғылыми-фантастикалық міндетіне – адам миынан шығатын энергияны пайдалана отырып, физикалық объектінің қозғалысын басқаруға қатысты инженерлік тәсілге де қызығушылықты арттырды. 1988 жылы ЭЭГ альфа-ритмі физикалық объектінің қозғалысын басқаруға арналған ми-компьютер интерфейсі экспериментінде қолданылды. Бұл ЭЭГ арқылы физикалық объектіні, яғни роботты басқаруды көрсеткен алғашқы тәжірибе болды.
Alpha waves were discovered by German neurologist Hans Berger, the inventor of the EEG itself. Alpha waves were among the first waves documented by Berger, along with beta waves, and he displayed an interest in "alpha blockage", the process by which alpha waves decrease and beta waves increase upon a subject opening their eyes. This distinction earned the alpha wave the alternate title of "Berger's Wave". Berger took a cue from Ukrainian physiologist Vladimir Pravdich Neminsky, who used a string galvanometer to create a photograph of the electrical activity of a dog's brain. Using similar techniques, Berger confirmed the existence of electrical activity in the human brain. He first did this by presenting a stimulus to hospital patients with skull damage and measuring the electrical activity in their brains. Later he ceased the stimulus method and began measuring the natural rhythmic electrical cycles in the brain. The first natural rhythm he documented was what would become known as the alpha wave. Berger was very thorough and meticulous in his data gathering, but despite his brilliance, he did not feel confident enough to publish his discoveries until at least five years after he had made them. In 1929, he published his first findings on alpha waves in the journal Archiv für Psychiatrie. He was originally met with derision for his EEG technique and his subsequent alpha and beta wave discoveries. His technique and findings did not gain widespread acceptance in the psychological community until 1937, when he gained the approval of the famous physiologist Lord Adrian, who took a particular interest in alpha waves. Alpha waves again gained recognition in the early 1960s and 1970s with the creation of a biofeedback theory relating to brain waves (see below). Such biofeedback, referred to as a kind of neurofeedback, relating to alpha waves is the conscious elicitation of alpha brainwaves by a subject. Two researchers in the United States explored this concept through unrelated experiments. Joe Kamiya, of the University of Chicago, discovered that some individuals had the conscious ability to recognize when they were creating alpha waves, and could increase their alpha activity. These individuals were motivated through a reward system from Kamiya. The second progenitor of biofeedback is Barry Sterman, from the University of California, Los Angeles. He was working with monitoring brain waves in cats and found that, when the cats were trained to withhold motor movement, they released SMR, or mu, waves, a wave similar to alpha waves. Using a reward system, he further trained these cats to enter this state more easily. Later, he was approached by the United States Air Force to test the effects of a jet fuel that was known to cause seizures in humans. Sterman tested the effects of this fuel on the previously trained cats, and discovered that they had a higher resistance to seizures than non trained cats. Alpha wave biofeedback has gained interest for having some successes in humans for seizure suppression and for treatment of depression. Alpha waves again gained interest in regards to an engineering approach to the science fiction challenge of psychokinesis, i. e. control of movement of a physical object using energy emanating from a human brain. In 1988, EEG alpha rhythm was used in a brain–computer interface experiment of control of a movement of a physical object, a robot. It was the first experiment to demonstrate control of a physical object, a robot, using EEG.>