آنچه از امواج مغزی برای ثبت سیگنال مغزی باید بدانید!

ثبت سیگنال مغزی EEG

سیگنال چیست؟

مشخصات اصلی سیگنال عبارتند از:

دامنه: بیشترین جابجایی یک موج (واحد ولت / میلی ولت و میکرو ولت)

فرکانس: به تعداد تکرار یک موج در واحد زمان فرکانس آن موج گفته می‌شود (واحد هرتز)

آرتیفکت: هرچیزی که در نوار مغزی ثبت شود ولی منشا مغزی نداشته باشد.

سیگنال مغزی به صورت موجی شامل فرکانس‌های مختلف دیده می‌شود، که با چشم قادر به تفکیک فرکانس‌های تشکیل دهنده آن نیستیم.

هر طیف فرکانسی امواج مغزی دارای منشاءهای مختلفی در مغز است و بنابراین با ثبت از هر نقطه جمجمه موجی متفاوت را شاهد هستیم، که با تغییر حالت و شرایط فرد و هم چنین مکان الکترود متفاوت خواهد بود.

کل محدوده امواج مغزی ثبت شده به واسطه EEG از حدود ۰ تا ۱۰۰ هرتز در نظر گرفته می‌شود. که محققان برای دسته‌بندی بهتر و نسبت دادن عملکردهای مختلف طیف‌های شاکله امواج مغزی را به صورت زیر دسته بندی کرده اند. (لطفاً در نظر داشته باشید که اعداد فرکانسی ذکر شده امکان دارد، به علت دسته‌بندی‌ها و تحقیقات متفاوت، در جاهای مختلف با هم مغایرت داشته باشد. ولی محدوده کلی آن‌ها به هم نزدیک است):

امواج دلتا :

عموماً از ۱-۴ هرتز و یا ۲/۰ -۳ هرتز را امواج دلتا می‌نامند. کم فرکانس‌ترین موج با بیشترین دامنه است و موج غالب در اطفال و نوزادان بوده و عمدتاً در تالاموس و قشر مغز مشاهده می‌شود.

در مرحله ۳ خواب شروع به پدیدار شدن در امواج مغزی می‌کند و در مرحله ۴، موج غالب امواج مغزی می‌شود. در همه جانوران دیده می‌شود و دارای تفاوت‌هایی در جنس مونث و مذکر و همینطور غالبیت نیم کره‌ای هست.

به این صورت که کاهش موج دلتا با روند پیر شدن و افزایش سن، در اغلب پستانداران در مردان بیشتر از زنان است. در طی خواب، دلتا دارای غالبیت نیمکره راست است.

از موارد تحقیقاتی انجام شده می‌توان به تغییر امواج دلتا در ایسکمی، راه رفتن در خواب، محرومیت از خواب، پارکینسون، شیزوفرنی، دیابت، اعتیاد به الکل و صرع لوب تمپورال اشاره کرد.

در هنگام تولد ۴۰ درصد دامنه امواج در باند فرکانسی دلتا و ۱۰ درصد در باند فرکانسی آلفا می‌باشد.

در بزرگسالان بهنجار کمتر از ۵ درصد دامنه در طیف باند فرکانسی دلتا و ۷۰ درصد در نواحی پس سری مربوط به موج آلفا می‌باشد.

افزون: جراحات مغز، مشکلات یادگیری، نقص توجه و بیش فعالی شدید

کمبود: عدم توانایی برای جوان سازی بدن و مغز، خواب نامناسب

بهینه: سیستم ایمنی، درمان طبیعی، خواب عمیق و رفرش کننده

امواج تتا :

عموماً از ۳- ۸ هرتز را امواج تتا می‌نامند. تتا بسته به این که در مطالعات انسانی یا جوندگان ذکر شود دارای دو تعریف است: به نوساناتی با منشاء هیپوکمپ و نواحی متصل به آن در جوندگان، تتا می‌گویند.

به نوسانات ۴-۷ هرتز در انسان فارغ از منشاء آن، تتا می‌گویند. تتا هیپوکمپ (۶-۱۰ هرتز) در جوندگان در هنگام رفتارهای حرکتی فعال، بو کشیدن جستجوگرانه و نیز در طی خواب REM بروز می‌کند.

تتا با فرکانس پایین‌تر (۶-۷ هرتز) در جوندگان وقتی بروز می‌کند، که جانور بی حرکت ولی هوشیار باشد. تتا مرتبط با جهت‌یابی فضایی ست.

تتا جوندگان به نسبت انسان ممتدتر است. در گربه و خرگوش نیز فرکانس تتا پایین‌تر (۴-۶ هرتز) است و کمتر وابسته به حرکت است و در خفاش نیز تتای کوتاه مدت وابسته به جهت‌یابی صوتی است.

در انسان و سایر نخستی‌ها، ریتم تتا به سختی قابل مشاهده است. تتا با منشا هیپوکمپ در انسان دارای عملکرد مشابه با جوندگان ولی با فرکانس پایین‌تر (۱-۴ هرتز) است. به طور کلی تتا در جانوران بزرگ تر، کم فرکانس تر است.

تتا با منشاء قشر مغز در حالت مدیتیشن و خواب آلودگی و خواب ولی نه در حالت خواب با امواج آهسته دیده می‌شود. فرکانس تتا به صورت تابعی از سرعت دویدن و یا پریدن تغییر می‌کند و با افزایش آن افزایش می‌یابد، تا به حداکثر میزان محدوده خود برسد.

در انسان وابسته به خواب REM است و با تغییر وضعیت از خواب به بیداری در بازه‌هایی کوتاه (کمتر از یک ثانیه) قادر به مشاهده تتا با منشاء هیپوکمپ خواهیم بود. تتا با منشا قشری نیز در حالت گذر از خواب به بیداری و نیز در بیداری کامل دیده می‌شود.

دو نوع تتا با منشاء هیپوکمپ در جوندگان دیده می‌شود: تتا مقاوم به آتروپین (در طی حرکت و رفتار ارادی و خواب REM با فرکانس حدود ۸ هرتز) و تتا حساس به آتروپین (در طی عدم حرکت وقتی هنوز حرکت انجام نشده – یا حالت خشک‌شدگی/فریز شدن – و بیهوشی القا شده با اورتان با فرکانس حدود ۴-۷ هرتز که با تجویز آتروپین از بین می‌رود)

تتا با خلاقیت و تکانشگری در ارتباط است. با حواس‌پرتی و عدم توجه، خیال پردازی و افسردگی و اضطراب افزایش میابد. معمولاً وقتی اختلال توجه وجود دارد، متخصصان نوروفیدبک پروتکل کاهش تتا را آموزش می‌دهند. آموزش نوروفیدبک می‌تواند سرعت بلوغ مغز را افزایش دهد.

تتا در کودکان بیشتر از بزرگسالان دیده می‌شود و در اختلالاتی هم چون نقص توجه و بیش فعالی و نیز افسردگی تغییر می‌کند.

افزون: ADHD, افسردگی، بیش فعالی، بی‌انگیزگی

کمبود: اضطراب، هوشیاری عاطفی ضعیف، استرس

بهینه: خلاقیت، ارتباط عاطفی، آرامش، ذهن ناخودآگاه و قریحه

امواج آلفا :

امواج آلفا با فرکانس ۸ -۱۲ هرتز ناشی از فعالیت الکتریکی هم زمان ضربان سازهای تالاموس در انسان هستند. در حالت ریلکس در بیداری با چشمان بسته عمدتاً از لوب پس سری منشاء گرفته و با باز کردن چشم‌ها و یا خستگی و خواب کاهش می‌یابد.

امواج آلفا مهار فعالانه و کافی برای مسیرهای حسی غیر مرتبط ایجاد می‌کند و به نوعی دروازه حسی تالاموس به قشر مخ را می‌بندد. در حالت چشم بسته قوی‌ترین امواج مغزی در لوب پس سری هستند.

دو نوع موج آلفا با توجه به عملکردشان در چرخه خواب و بیداری داریم: فعالیت آلفا در حالت ریلکس روحی (در حالت بیدار چشم بسته و نه خسته و خواب آلود) با مرکزیت در لوب پس سری و از ۴ ماهگی با فرکانس ۴ هرتز پدیدار می‌شود.

تا سن سه سالگی به فرم بالغ خود یعنی حدود ۱۰ هرتز می‌رسد و فعالیت آلفا در خواب REM با مرکزیت در ناحیه پیشانی – مرکزی که با فشار خواب REM نسبت عکس دارد. در حدود ۱۰ درصد از جمعیت فاقد امواج آلفا هستند، که شیوع اختلالات اضطرابی در آنها بالاست.

امواج آلفا در پیش‌بینی اشتباهات نقش دارند (افزایش ۲۵ درصدی موج آلفا درست قبل از رخداد اشتباه). آلفا هم چنین شاخصی از بیکاری یا idleness است و با بستن چشم‌ها افزایش و با باز کردن چشم‌ها کاهش میابد، این پدیده انسداد آلفا نامیده می‌شود.

اگر دامنه آلفا در حالت چشم بسته کم شود، نشانه خواب آلودگی و افزایش آلفا به طور کلی احتمال وقوع اشتباهات را زیاد می‌کنند. در اختلالات فوبیا، بیش فعالی، لکنت زبان و افسردگی، موج آلفا دچار تغییر می‌شود.

افزون: خیال پردازی، عدم تمرکز، بی خیالی

کمبود: اضطراری، وسواس، فراموشی، استرس شدید

بهینه: حالت ریلکس

امواج بتا :

امواج بتا با فرکانس حدود ۱۲ -۳۰ هرتز با حالت هوشیاری در زمان بیداری مطابق است و عمدتاً به سه دسته بتا ۱، ۲ و ۳ بر اساس فرکانس دسته بندی می‌شود.

بتا ۱ (۱۲٫۵ -۱۶ هرتز) با حالت تمرکز فعال یا تفکر اضطرابی منطبق است. امواج بتا در سرتاسر قشر حرکتی وابسته به انقباض عضلات در حرکات ایزوتونیک است و قبل و در طی حرکت کاهش می‌یابد.

دوره‌های فعالیت بتا وابسته با تقویت فیدبک‌های حسی در کنترل حرکات ثابت است و وقتی حرکت تغییر می‌کند، کاهش می‌یابد.

فعالیت بتا وقتی که باید حرکت حفظ شود / ادامه یابد و یا ارادی کاهش یابد، افزایش می‌یابد. در اعتیاد، خشم، افسردگی، اضطراب، نقص توجه، گرفتگی عضلانی و پارانویا، امواج بتا تغییر می‌کند.

پیشنهاد میکنیم این مقاله را مطالعه کنید: ۶ گام در ارزیابی و تشخیص امواج مغزی

افزون: آدرنالین، اضطراب، برانگیختگی، عدم ریلکسیشن، استرس

کمبود: ADHD, برانگیختگی، افسردگی، مشکلات شناختی

بهینه: تمرکز آگاهانه، حافظه، تحلیل مسائل

امواج گاما :

سیگنال مغزی گاما با فرکانس حدود ۲۵- ۱۰۰ هرتز، معمولاً ۴۰ هرتز به نظر می‌رسد، که در واحد سازی درک خودآگاه و آگاهی binding problem نقش دارد.هم چنین در حالت مدیتیشن، تمرکز با توجه، همسان سازی فعالیت مغزی نقش دارد.

همچنین در طی خواب REM و نیز بیهوشی دیده می‌شود، که مطابق با تصویرسازی است. امواج گاما در آلزایمر، شیزوفرنی، پارکینسون و صرع دچار تغییر می‌گردد.

افزون: اضطراب، برانگیختگی، استرس

کمبود: ADHD, افسردگی، مشکلات یادگیری

بهینه: پیوستگی حس‌ها، شناخت، پردازش اطلاعات، یادگیری، ادراک، خواب REM

ریتم مو :

اشتقاقی از امواج آلفا با فرکانس حدود ۷٫۵-۱۲٫۵ هستند، که در قشر حرکتی یافت می‌شوند و با حرکت، قصد حرکت و یا تصور حرکت کاهش می‌یابند و وقتی بدن در حالت استراحت است شاخص می‌باشد.

احتمالاً ناشی از فعالیت الکتریکی هم زمان نورون‌های هرمی قشر کنترل کننده حرکات ارادی هستند. در طی ۴ ماهگی قابل تشخیص است و با بلوغ به حداکثر میزان خود می‌رسد.

برخلاف امواج آلفا که در لوب پس سری غالب‌اند، در فاصله گوش تا گوش در ناحیه قشر حرکتی دیده می‌شود. احتمال می‌رود که فعالیت نورون‌های آیینه‌ای در کاهش موج مو نقش داشته باشند.

موج مو شاخصی از توانایی اطفال برای تقلید است و در افراد اوتیسم، این ویژگی دچار نقص است. موج مو مطابق با غیر هم زمان سازی desynchronization قبل و بعد از اجرای حرکت است.

اطفال میزان بیشتری از غیر هم زمان سازی را در اجرای حرکات هدف دار به نسبت بزرگسالان نشان می‌دهند. موج مو در اوتیسم، یادگیری، تکوین زبان دچار تغییر می‌شود.

SMR امواج حسی – حرکتی :
نخستین بار، باری استرمن و همکارانش آموزش SMR را روی گربه‌ها و بعداً روی انسان‌های مبتلا به صرع انجام دادند. آنها افزایش موج ۱۲ تا ۱۵ هرتز را در ناحیه C3 یا T3بدون تجهیزات رایانه‌ای تقویت کردند. پروتکل وی هم برای صرع و هم برای بیش فعالی با مهار موج تتا همراه شد.

اشتقاقی از امواج بتا با فرکانس حدود ۱۳-۱۵ هرتز هستند. ریتم بیکاری مغز در حالت هم زمانی امواج است و در دوک‌های قشر حسی-حرکتی دیده می‌شود.

بیشترین دامنه SMR در حالتی است که فرد بر روی کار خاصی تمرکز کرده و بی حرکت است. با انجام حرکت و یا تصور آن، دامنه SMR در ناحیه حسی-حرکتی مربوطه کاهش می‌یابد.

در نقص توجه و بیش فعالی، صرع، اوتیسم و اختلالات یادگیری، این ریتم دچار تغییر می‌شود. پهنای باند فرکانسی رایج به صورت خلاصه در جدول زیر نشان داده شده است: