植物神经功能紊乱

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脑电波以伽马频率振荡,就像制作交响乐一样 [复制链接]

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在对信息在大脑中如何编码的教科书解释中,神经元对来自感觉或其他刺激的输入作出响应而发射出快速的电信号。在黑暗的房间里,大脑对亮光的反应是短暂的神经脉冲,称为尖峰。每个尖峰的紧密分组都可以与数字位进行比较,数字位是计算机使用的二进制开或关(off-or-on)代码。

然而,神经科学家早就知道大脑中存在着其他形式的电活动。尤其是,神经元及其周围有节奏的电压波动——以与美国交流电流相同的60周期/秒频率发生的振荡——引起了该领域的注意。这些伽马波通过改变信号的振幅、频率或相位(一个波与另一个波的相对位置)来编码信息,并且电压节奏波动影响尖峰的定时。

近年来,关于这些类似于广播AM或FM无线电的模拟信号是否可以在分类、过滤和组织认知过程所需的信息流方面发挥作用,出现了激烈的辩论。它们可能有助于感知感官输入,集中注意力,制造和回忆记忆,并将各种认知过程耦合到一个连贯的场景中。

人们认为,以伽马频率振荡的神经元群体可以以管弦乐队的小提琴部分与打击部分在时间和节奏上耦合在一起的方式来联合神经活动,从而创造交响乐。研究伽马波的德国法兰克福恩斯特·斯特朗曼研究所的神经科学家沃尔夫·辛格说,当伽马波在共振中振荡时,“你会得到丰富的行为技能。”就像你汽车的仪表板会以共振频率与马达同步振动一样,在共振中也会分离出成群的神经元。

爱荷华大学的神经科学家菲利普·甘德在会上提出了伽马波如何对工作记忆起作用的研究结果。Gander的研究表明,当一个人记住一个音调时,在测试音调被发声和被试被要求回忆它的间隔期间,伽马波会在空闲的大脑中激起。在听觉和额叶皮层中激增的伽马频率可能有助于暂时记住声音或其他感官输入,以同样的方式将思想牢记在心,就像振动的音叉组在被击中后长时间保持音调。

对伽马波的兴趣并不是所有神经科学家都认同的。11月初,在圣地亚哥召开的神经科学学会(SfN)年会上,该会议引起了争议,吸引了大批人参加。争论的焦点是伽马波对大脑的运作是否至关重要,还是只是一个不相关的副产品,比如电子放大器的嗡嗡声。

关于伽马波在心理加工中的作用的大量证据普遍缺乏。批评者指出,从海浪有节奏地冲上岸,到公共广播系统中传声器反馈刺耳的尖叫声,人们在自然界中看到的任何地方都会产生振荡。他们认为,仅仅存在电路振荡并不意味着它们是神经功能不可或缺的。耶鲁大学医学院的系统神经科学家杰西卡·卡丁(JessicaCardin)说:“现在,这些理论非常美妙,而没有经过大量的实验检验。”她指出,迄今为止所收集的证据并非基于寻找伽玛波与特定神经过程之间的因果关系的严格测试。

已经达成共识的一个领域涉及伽玛波在神经和心理障碍中的作用。旧金山加利福尼亚大学的系统神经学家VikaasSohal说:“我是一名精神病医生,我对此感兴趣的原因之一是,在许多精神疾病,最常见的是精神分裂症和孤独症中,伽马节律明显紊乱。”Sohal也承认,目前还没有确定这种振荡是否是认知功能障碍的原因。

一些研究人员已经开始测试改变伽玛波是否可以帮助治疗精神疾病。Singer等人的研究表明,人们可以通过使用神经反馈作为一种可能的治疗技术,帮助学会控制大脑皮层特定区域的伽马波的功率。

此外,各种形式的有节奏的电脑刺激来改变伽马波和其他频率的神经振荡,已经开始测试各种各样的疾病,包括慢性抑郁症、自闭症、精神分裂症和其他疾病。然而,卡丁提醒说,使用深脑刺激和经颅磁刺激等技术进行治疗的方法可能仅仅通过过度刺激或抑制电活动来破坏脑回路,从而关闭异常信号。在极端情况下,电休克疗法是可以有效的治疗抑郁症,但治疗可能无法纠正异常振荡的条件。

现有技术严重地改变大脑活动,无法提供令人信服的测试。此外,操纵脑电波还会改变脑电波的时序,使得很难确定哪些活动——电波或电波——可能与正常或异常的神经处理有关。科学家们同意,现在需要的是尚未发明的技术,以独立操纵特定神经元中振荡的阶段和尖峰的定时。只有到那时,才有可能知道谁对给定的认知过程负责。

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