Alpha and theta rhythms

Midrange oscillationsにはシータ波とアルファ波が含まれる。 8～12Hzのアルファリズムは、ヒトの被験者がリラックスしたときや目を閉じたときに後頭部皮質上で初めて観察されました。 しかし、現在ではアルファ波とシータ波（4～7 Hz）が脳の多くの部位でさまざまな覚醒作業に関与していることが知られています。 多くの場合、これらの10Hzに近い波がより速い振動を調整するようだ。 非常に広い意味で、10Hz付近の波は、脳の多くの部分に対して広く「システム時計」として機能しているのかもしれません。 例えば、シータ波は一時的なエピソード記憶の長期的なエピソード記憶へのエンコードを促進することが知られている。 運動皮質では、α様リズムが計画的行動の抑制に関与していることが報告されている。 前頭葉では、α波が瞬間的な記憶の保存に関与しており、α波の同期と非同期の両方が認知プロセスに関与している可能性を見いだす研究者もいる。 また、シータ波とアルファ波の境界も必ずしも明確ではなく、これらの波が従来の範囲で安定しているとは限らないと考える研究者もいる。

科学的な発見の速い時期は、ある程度安定した証拠パターンに落ち着くまでは、しばしば混乱したように見える。 経験科学は予測不可能なので、脳波スペクトルが周波数範囲にきれいに分割されるかどうか、または異なる脳の場所がまったく異なる振動を持つことが判明するかどうかは、現時点ではわかりません。

しかしながら、10 Hz付近のアルファ/シータ振動がより速い振動と相互作用するということには、妥当な同意が得られているのです。 1つの提案として、脳波はラジオスペクトルに似ており、「キャリア周波数」が（AMラジオのように）振幅によって、あるいは周波数によって（FM）変調されているというものがあります。 電波の場合、放送局は特定のチューニング周波数で電磁波を発生させている（AMやFMのダイヤルで確認できる）。 ラジオ受信機は、主要な周波数に合わせることができます。 脳の場合、シータ波が搬送波として働くことがあり、個々の神経細胞は、ある広範囲なシータ波に対して自身の発火パターンを調整できると考えられている（Canolty et al.） これらは科学的な最前線での未解決の問題であるため、長期的にどのように落ち着くのか、正確にはわからない。

しばしばベータやガンマと呼ばれる、より速い振動の範囲については、現在合意が得られていない。 機能的なリズムは200Hzまで、さらには（一時的に）600Hzまで報告されています。 常に新しい発見があるため、3つの周波数帯を記述する方が理にかなっています(図8.1参照)。 中域の振動には、古典的なアルファ波とシータ波が含まれ、10 Hz付近である。

現在では、感覚処理、感覚入力の注意力強化、作業記憶と長期記憶の両方で、さまざまな周波数が観察されています。 脳のような振動系では、同調は自然なことであり、シグナル伝達にも有用である。 しかし、完全な同期がとれない場合もあり、海馬のようなある場所と前頭葉のような別の場所で、波のピークに短いタイムラグが生じることがある。 このような場合、位相ロックまたは位相コヒーレンスと呼ぶのが適切で、音楽でいうシンコペーションの「オフビート」リズムに少し似ている。

個々のニューロンの時間的統合時間は約10msで、樹状突起の入力が積み重なって1つの軸索出力スパイクの確率を高めることができる期間である（第3章を参照）。 相互接続されたニューロン群は、10msのウィンドウ内でシナプス入力を供給することにより、互いの発火率を30～100Hzの間で強化することができる。 例えば、2つの興奮性ニューロンが互いに50Hzのレートで信号を送り合っている場合、興奮性フィードバックループを維持することが可能である。なぜなら、収束する信号は重要な10msの期間内に到着することができるからである。 しかし、30Hz以下のニューロン発火率では、異なるスパイクの到着が遅すぎて相加効果が得られないため、標的ニューロンによって統合されない可能性がある。 そのため、ベータ・ガンマ領域で発火するニューロン集団は、低い周波数よりも下流のニューロンに対して強い駆動力を発揮すると考えられている。 もちろん、実際の脳のネットワークはもっと複雑で、興奮性だけでなく抑制性の要素も持っている。 しかし、これらの基本的なポイントは一般的なニューロンにも当てはまり、直接的な経験的裏付けを多く得ている。

ラジオ送信には、脳内の振動同期と類似している部分がある。 AMラジオとFMラジオの存在は、脳のリズムが脳内の情報を処理する方法として、少なくとも2つの方法があることを示唆している。 しかし、もっと多くの符号化方式がある。 脳内リズムは時計として機能し、モールス信号のように単一パルスや一連のパルスを使用することができる。

テレビは時空間コードの一例で、放送信号が画面のすべての行を上から下へ走査するものである。 テレビは時空間コードの一例で、放送信号は画面のすべての行を上から下へ走査する。コンピュータ画面も同様の時空間コードを使用している。 また、脳のリズムは、視覚マップ、体性マップ、運動マップを協調させる可能性が高い。 これまで述べてきたように、脳には様々な抽象度で感覚入力配列や神経筋マップを表すトポグラフィカルマップが豊富に存在する（第5章参照）

進化は何億年もかけてニューロンのリズム特性を利用してきた。 そのため、単一の神経コードしか見つからないと期待すべきではない。 知っているのは、脳のリズムは非常に広く存在し、既知の機能と関連しているということだ。

最後に、波は互いに干渉することもある。 コンピュータの横にラジオ受信機を置いておくと、キーボードを押すたびにノイズが入ります。 これは、キーを押すたびに電磁信号が発生し、周囲の空間に放射されるからです。 波の干渉は、放射線の物理学における基本的な現象である。 干渉は脳で重要な役割を果たすかもしれませんが、同時に神経の情報処理を低下させるかもしれません。 脳内リズムの役割についてはまだ解明されていませんが、波動干渉の影響も判明しそうです

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