Loading article…
アルファ波、またはアルファリズムは、 8～12 Hz [1]の周波数範囲の神経振動であり、人間の視床ペースメーカー細胞の同期したコヒーレントな（同位相または建設的な）電気活動に由来すると考えられます。歴史的には、 1924年に脳波計を発明したハンス・ベルガーにちなんで「ベルガー波」とも呼ばれています。[2]
アルファ波は、電気生理学的手法やそれに密接に関連する手法、例えば脳波（EEG）や脳磁図（MEG）によって検出される脳波の一種で、定量的脳波（qEEG）を使用して定量化することができます。アルファ波は、目を閉じてリラックスした状態で覚醒しているときに主に後頭葉から記録することができ、人間で記録された最も古い脳リズムでした。[3]アルファ波は、目を開けて眠っているときには減少し、眠気があるときには増加します。目を閉じている間の後頭アルファ波は、最も強い脳波信号です。[4]
歴史的に、アルファ波はアイドル状態の視覚野の活動を表すと考えられていました。最近の研究では、アルファ波は使用されていない皮質の領域を抑制するか、ネットワークの調整とコミュニケーションにおいて積極的な役割を果たしていると示唆されています。[5]アルファ波が抑制的であるか注意において積極的な役割を果たすかは、その伝播方向に関連しており、上から下への後方波は抑制的であり、前方へのボトムアップ波は視覚的注意プロセスに役立ちます。[6]
アルファ波に似たミュー波と呼ばれる波は一次運動野に見られる。[要出典]
研究
起源
ヒトのアルファ波は、視床下部枕核と外側膝状体（LGN）および視覚皮質に発生器を持っています。[7]
いくつかの分析は、皮質アルファが視床アルファを先導することを示唆しており、視床ペースメーカーの一般的な理論を複雑にしている。Halgren, Mらは、アルファが皮質から視床へ、高次皮質から低次皮質へ伝播することによって神経系内で作用することを発見した。[8] Traub RDらが検討した実験モデルと計算モデルは、視覚アルファリズムの皮質-a層-および主要ニューロンサブタイプ固有の起源を示唆した。[9] [10]
発達
先天性視覚障害を持つ患者の検査に基づいて、正しい脳波活動パターンの発達には、効率的で完全な視覚経路の存在が必要であることが立証されました。[11]この波は生後 4 か月頃から現れ始め、最初は 1 秒あたり 4 波の周波数です。成熟したアルファ波は 1 秒あたり 10 波で、3 歳までにしっかりと確立されます。他の研究では、アルファ周波数が 5 歳の約 9 Hz から 21 歳で約 12 Hz に増加することがわかっています。この変化は、視放射の変化に関連しており、視覚の改善と相関しています。[7]
睡眠とその種類
一部の研究者は、アルファ波には少なくとも 2 つの形式があり、覚醒と睡眠のサイクルで異なる機能を果たす可能性があると主張しています。
アルファ波は、覚醒-睡眠サイクルのさまざまな段階で存在します。[12]最も広く研究されているのは、被験者が目を閉じて休んでいるが、疲れておらず眠っていない、リラックスした精神状態です。このアルファ活動は後頭葉に集中していますが、[13] [14]視床起源であるという推測もあります。[15]
2 度目にアルファ波活動が発生するのは、レム睡眠中である。覚醒時のアルファ活動とは対照的に、このアルファ活動は脳の前頭中央部に発生する。レム睡眠中のアルファ活動の目的はまだ完全には解明されていない。現在、アルファパターンはレム睡眠の正常な一部であり、半覚醒期間を示すという考え方を支持する議論がある。このアルファ活動はレム睡眠圧と逆相関関係にあると示唆されている。[引用が必要]
アルファ波は睡眠中の覚醒期間を示すと長い間信じられてきました。[引用が必要]これは、被験者がリフレッシュ感のない睡眠を報告し、睡眠中にアルファ波が高レベルで侵入していることを脳波記録が報告した研究に起因しています。この現象はアルファ波侵入として知られています。[16]ただし、これらの説明は後頭葉から生成されるアルファ波にのみ焦点を当てているため、誤解を招く可能性があります。[引用が必要]
瞑想
マインドフルネス瞑想は、健康な被験者と患者の両方でアルファ波のパワーを高めることが示されています。 [17]超越瞑想の実践者は、対照群と比較してアルファ波の周波数が1ヘルツ減少することを実証しました。[18]
アルファ波の侵入
アルファ波の侵入は、デルタ活動が予想される非レム睡眠中にアルファ波が出現するときに発生します。線維筋痛症に関連していると仮定されており、相動性アルファ睡眠活動の増加は、痛みの持続時間の延長など線維筋痛症の臨床症状と相関しています。[19]
それにもかかわらず、アルファ波の侵入は、慢性疲労症候群や大うつ病を含む主要な睡眠障害と有意に関連付けられていません。しかし、慢性疲労患者では一般的であり、他の睡眠障害の影響を増幅する可能性があります。[20]
ミス予測
この注意力の喪失の考え方に続いて、最近の研究では、アルファ波がミスを予測するのに使用できる可能性があることが示されています。この研究では、MEG によって、ミスが発生する前にアルファ脳波活動が最大 25% 増加していることが測定されました。この研究は常識に基づいています。アルファ波は怠惰を示し、人が何かを自動的に行っているとき、つまり「オートパイロット」で作業しているときにミスが発生することが多く、実行中のタスクに注意を払っていません。被験者がミスに気付いた後、被験者が注意を払い始めるとアルファ波が減少しました。この研究は、航空管制などの高リスク分野の従業員にワイヤレス EEG 技術を使用してアルファ波活動を監視して従業員の注意レベルを測定することを促進したいと考えています。[21]
記憶における視覚情報の処理
ある研究では、目を開けた状態でのアルファ波の出現は、作業記憶における視覚情報処理の予測因子となり得ることが示されています。[22]アルファ波の出現の瞬間は、記憶内の刺激の種類と、記憶に保持する必要がある視覚特性（色、形など）の数によって決まることが示されています。著者らは、目を開けた状態でのアルファ波の出現は、被験者が視覚記憶内の画像を分析する瞬間に、一次視覚野における視覚情報処理が一時的に停止していることを示している可能性があると示唆しています。これらの瞬間、情報は視覚野の連合領域（hV4、V3v、VO1、VO2領域）で処理されます。[23]
視覚的な学習
ある研究では、「個人を自身の脳のリズム（つまり、ピークアルファ周波数）に同調させる視覚フリッカーパラダイム」によって、知覚視覚学習が大幅に高速化され、トレーニングの翌日もその学習が維持されること が示唆されています。
特に、エントレインメントは、個人のアルファ周波数と一致しないエントレインメントと比較して、背景の乱雑さの中に埋め込まれたターゲットを検出したり、ノイズの中に埋め込まれた放射状と同心円状のグラスパターンを識別したりする識別タスクにおいて、学習を大幅に加速しました。[24] [追加の引用が必要]
測定
EEGアーティファクト
エイドリアン・RM・アプトン博士が実証したように、外部からの信号（アプトンの実験ではゼリーの山で検出された周囲の変動）がEEGの読み取り値に信号を表示させ、誤った信号を健康なアルファ波として解釈する可能性があります。この発見は、平坦でないEEGでは、患者が実際にはずっと前に死んでいるにもかかわらず、まだ生きていると解釈される可能性があることを示唆しています。[25]
The Straight Dope の Cecil Adams 氏はこのシナリオについて次のように論じています。
ジェロの脳波は健康な成人の脳波と同一であると主張する人もいます。これは明らかに無理があるのですが、ジェロの脳波は人間のアルファ波とかなり似ています。アルファ波は、患者が目が覚めて目を閉じて休んでいるとき、およびある種の睡眠や可逆的な昏睡状態のときに観察されます。確かに、ジェロの脳波はやや遅く、振幅もはるかに低く、人間の正常範囲内ですが、それだけではあまり意味がありません。低酸素症、脳炎、その他の病状は、薬物使用と同様に、周波数と振幅の低下を引き起こす可能性があります。[26]
歴史
アルファ波は、脳波計の発明者でもあるドイツの神経学者 ハンス・ベルガーによって発見されました。アルファ波はベータ波とともにベルガーによって記録された最初の波の 1 つであり、彼は「アルファ ブロック」、つまり被験者が目を開けるとアルファ波が減少しベータ波が増加するプロセスに興味を示しました。この特徴により、アルファ波は「ベルガーの波」という別名で呼ばれています。[要出典]
バーガーは、弦式検流計を使って犬の脳の電気的活動の写真を作成したウクライナの生理学者ウラジミール・プラヴディチ＝ネミンスキーからヒントを得た。同様の技術を使って、バーガーは人間の脳に電気的活動が存在することを確認した。彼は最初、頭蓋骨を損傷した入院患者に刺激を与え、彼らの脳の電気的活動を測定することでこれを行った。後に彼は刺激法をやめ、脳内の自然な律動的な電気周期を測定し始めた。彼が記録した最初の自然なリズムは、アルファ波として知られるようになるものだった。バーガーはデータ収集に非常に徹底的かつ細心の注意を払っていたが、その才覚にもかかわらず、発見してから少なくとも5年は自信をもって発表することができなかった。1929年、彼は雑誌Archiv für Psychiatrieにアルファ波に関する最初の研究結果を発表した。彼は当初、脳波測定法とそれに続くアルファ波とベータ波の発見で嘲笑された。彼の技術と発見は、アルファ波に特に興味を持っていた有名な生理学者エイドリアン卿の承認を得た1937年まで、心理学界で広く受け入れられることはなかった。[27]
アルファ波は、1960 年代初頭から 1970 年代にかけて、脳波に関するバイオフィードバック理論の創出により再び認知されるようになりました(下記参照)。アルファ波に関連するこのようなバイオフィードバックは、ニューロフィードバックの一種と呼ばれ、被験者が意識的にアルファ脳波を誘発するものです。米国の 2 人の研究者が、無関係の実験を通じてこの概念を調査しました。シカゴ大学のジョー・カミヤは、一部の個体にはアルファ波が発生していることを意識的に認識し、アルファ活動を高めることができることを発見しました。これらの個体は、カミヤの報酬システムによって動機付けられました。バイオフィードバックの 2 番目の創始者は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校のバリー・スターマンです。彼は猫の脳波をモニタリングする研究をしており、猫が運動を控えるように訓練されると、アルファ波に似たSMR またはミュー波を放出することを発見しました。報酬システムを使用して、彼はこれらの猫がより簡単にもこの状態に入るようにさらに訓練しました。その後、彼はアメリカ空軍から、人間に発作を引き起こすことが知られているジェット燃料の効果をテストするよう依頼を受けた。スターマンは、この燃料の効果を訓練済みの猫でテストし、訓練されていない猫よりも発作に対する抵抗力が高いことを発見した。[要出典]
アルファ波バイオフィードバックは、人間において発作抑制やうつ病の治療に一定の成果をあげていることから注目を集めている。[28]
アルファ波は、サイコキネシス、つまり人間の脳から発せられるエネルギーを使って物理的な物体の動きを制御するというSFの課題に対する工学的アプローチに関して再び注目を集めました。1988年、EEGアルファリズムは、物理的な物体であるロボットの動きを制御するための脳コンピュータインターフェース実験で使用されました。 [29] [30]これは、EEGを使用して物理的な物体であるロボットを制御することを実証した最初の実験でした。[31] [32] >
参照
- バイノーラルビート – 音響学用語
- イーグラブ
- 神経振動 – 脳波、中枢神経系における神経活動の反復パターン
- 神経生理学的バイオマーカー ツールボックス – 神経生理学的バイオマーカー用の MATLAB ツールボックス
- PGO波 – 脳領域間を伝播する波
脳波
- デルタ波– (0.5 – 3 Hz)
- シータ波– (4 – 7 Hz)
- アルファ波 – (8 – 12 Hz)
- ミュー波– (7.5 – 12.5 Hz)
- SMR波– (12.5 – 15.5 Hz)
- ベータ波– (15 – 30 Hz)
- ガンマ波– (>30 Hz)
参考文献
- ^ Foster JJ、Sutterer DW、 Serences JT、Vogel EK、Awh E (2017 年 7 月)。「アルファバンド振動により、隠れた空間的注意の空間的および時間的に分解された追跡が可能に」。心理科学。28 ( 7): 929–941。doi :10.1177/ 0956797617699167。PMC 5675530。PMID 28537480。
- ^ İnce R、 Adanır SS、Sevmez F（2021年9月）。「脳波記録法（EEG）の発明者：ハンス・ベルガー（1873-1941）」。Child's Nervous System。37（9）：2723–2724。doi ：10.1007 /s00381-020-04564- z。PMID 32140776 。
- ^ バーガー H (1929-12-01)。 「メンシェンのエレクトレンケファログラム」。Archiv für Psychiatrie und Nervenkrankheiten (ドイツ語)。87 (1): 527–570。土井：10.1007/BF01797193。hdl : 11858/00-001M-0000-002A-5DE0-7。ISSN 1433-8491。S2CID 10835361。
- ^ Jensen O、 Mazaheri A (2010)。 「振動アルファ活動による機能的構造の形成：抑制によるゲーティング」。Frontiers in Human Neuroscience。4 (186): 186。doi : 10.3389 / fnhum.2010.00186。PMC 2990626。PMID 21119777。
- ^ Palva S 、 Palva JM (2007 年 4 月)。「アルファ周波数帯域振動の新たな展望」。Trends in Neurosciences。30 ( 4): 150–158。doi :10.1016 / j.tins.2007.02.001。PMID 17307258。S2CID 9156592 。
- ^ Alamia A、Terral L、D'ambra MR 、 VanRullen R（2023年3月）。 「 空間視覚注意における前方および後方アルファ帯域波の明確な役割」。eLife。12。doi：10.7554 / elife.85035。PMC 10059684。PMID 36876909。
- ^ ab Caffarra S、Kanopka K、Kruper J、Richie-Halford A、Roy E、Rokem A、Yeatman JD (2023)。「アルファリズムの発達は視覚白質経路と視覚検出パフォーマンスに関連している」。The Journal of Neuroscience。44 ( 6 ): e0684232023。doi : 10.1523 / jneurosci.0684-23.2023。ISSN 0270-6474。PMC 11059423 。
- ^ Halgren M, Ulbert I, Bastuji H, Fabó D, Erőss L, Rey M, et al. (2019年11月). 「ヒトアルファリズムの生成と伝播」. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 116 (47): 23772–23782. Bibcode :2019PNAS..11623772H. doi : 10.1073/pnas.1913092116 . PMC 6876194 . PMID 31685634.
- ^ Traub RD、Hawkins K、Adams NE、Hall SP、Simon A、Whittington MA（2020年5月）。「第4層錐体ニューロン樹状突起バーストが刺激後視覚皮質アルファリズムの基礎となっている」。Communications Biology。3 （1 ）：230。doi：10.1038/s42003-020-0947-8。PMC 7214406。PMID 32393746 。
- ^ Niedermeyer E (1997年6月). 「生理的および異常な現象としてのアルファリズム」.国際精神生理学ジャーナル. 26 (1–3): 31–49. doi : 10.1016/s0167-8760(97)00754-x . PMID 9202993.
- ^ Derkowski W、Kędzia A、 Derkowska J (2007)。「先天性視覚障害患者の脳波活動のコンピュータ分析に基づくアルファリズムの起源」。コンピュータ支援科学研究。ヴロツワフ科学協会: 313–318。doi : 10.5281 /ZENODO.10624700。ISBN 978-83-7374-050-1。
- ^ Brancaccio A、Tabarelli D、Bigica M 、 Baldauf D（2020年4月）。「睡眠段階特異的振動活動の皮質源局在」。Scientific Reports。10（1）：6976。Bibcode ： 2020NatSR..10.6976B。doi ： 10.1038 /s41598-020-63933-5。PMC 7181624。PMID 32332806。
- ^ Bagherzadeh Y、Baldauf D、Pantazis D、Desimone R（2020年2月）。「アルファ同期とニューロフィードバックによる空間注意の制御」。ニューロン。105（ 3 ）：577–587.e5。doi ：10.1016 / j.neuron.2019.11.001。hdl ：11572 / 252726。PMID 31812515。S2CID 208614924 。
- ^ de Vries IE、Marinato G 、 Baldauf D（2021年10月）。「ソース再構成MEGアルファ振動からのオブジェクトベースの聴覚注意のデコード」。The Journal of Neuroscience。41（41）：8603–8617。doi ：10.1523 / JNEUROSCI.0583-21.2021。PMC 8513695。PMID 34429378。
- ^ Domino EF、Ni L、Thompson M、Zhang H 、 Shikata H、Fukai H、他 (2009 年 12 月)。「タバコの喫煙は広範囲にわたる優位脳波アルファ周波数の増加を引き起こす」。International Journal of Psychophysiology。74 ( 3): 192–198。doi :10.1016/ j.ijpsycho.2009.08.011。PMC 2788071。PMID 19765621。
- ^ Bonnet M, Carley D, Carskadon M, Easton P, Guilleminault C, Harper R, et al. (The Task Force Allas) (1992). 「ASDA の EEG 覚醒に関する報告: 採点ルールと例」.睡眠. 15 (2): 173–184. doi : 10.1093/sleep/15.2.173 .
- ^ Lomas T 、Ivtzan I、Fu CH (2015 年 10 月)。「 EEG振動におけるマインドフルネスの神経生理学に関する系統的レビュー」( PDF)。神経科学および生体行動レビュー。57 : 401–410。doi :10.1016/j.neubiorev.2015.09.018。PMID 26441373。S2CID 7276590。
- ^ Cahn BR、Polich J (2006 年 3 月)。 「瞑想状態と特性: EEG、ERP、および神経画像研究」。 心理学速報。132 (2): 180–211。doi : 10.1037 /0033-2909.132.2.180。PMID 16536641。S2CID 2151810。
- ^ Roizenblatt S、Moldofsky H、Benedito-Silva AA、Tufik S (2001 年 1 月)。「線維筋痛症におけるアルファ睡眠の特徴」。関節炎とリウマチ。44 (1): 222–230。doi : 10.1002 /1529-0131(200101)44:1 < 222::AID-ANR29>3.0.CO;2-K。PMID 11212164 。
- ^ Manu P、Lane TJ、Matthews DA、 Castriotta RJ、Watson RK、Abeles M (1994 年 4 月)。「慢性疲労を主訴とする患者のアルファデルタ睡眠」。Southern Medical Journal。87 ( 4): 465–470。doi : 10.1097/00007611-199404000-00008。PMID 8153772。S2CID 21961157 。
- ^ 「脳波パターンで失敗を予測できる、新たな研究で判明」カリフォルニア大学デービス校ニュースと情報。カリフォルニア大学デービス校キャンパス。2009年3月23日。
- ^ 「43rd European Conference on Visual Perception (ECVP) 2021 Online」. Perception . 50 (1_suppl). Sage: 1–244. 2021年12月. doi :10.1177/03010066211059887. hdl : 11368/3007892 . PMID 34989647. S2CID 245771701.
- ^ Kozlovskiy S、Rogachev A (2021)。「色と形の情報を記憶するときに腹側視覚ストリームの領域がどのように相互作用するか」。認知研究、人工知能、神経情報学の進歩。インテリジェントシステムとコンピューティングの進歩。Vol。1358。Springer。pp。95〜100。doi ：10.1007 / 978-3-030-71637-0_10。ISBN 978-3-030-71636-3. ISSN 2194-5357. S2CID 234902744.
- ^ Michael E、Covarrubias LS、 Leong V、Kourtzi Z（2023年4月）。「脳のリズムに合わせて学習：個別的な同調が知覚決定の学習を促進」。大脳皮質 。33 （ 9 ）：5382–5394。doi ：10.1093/cercor / bhac426。PMC 10152088。PMID 36352510。
- この研究に関するニュース記事：「脳の周波数プライマーが学習と記憶を加速させる」。New Atlas。2023年2月1日。2023年2月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年2月15日閲覧。
- ^ Rensberger B (1976年3月6日). 「ジェロテストで本物そっくりの信号を発見」.ニューヨークタイムズ.
- ^ Adams C (2010年6月11日). 「ライムゼリーで脳波を検出できるか？」. straightdope.com . 2018年4月7日閲覧。
- ^ Karbowski K (2002年8月). 「ハンス・ベルガー (1873-1941)」. Journal of Neurology . 249 (8): 1130–1131. doi :10.1007/s00415-002-0872-4. PMID 12420722. S2CID 32730261.
- ^ Kraft U (2006)。「脳を鍛える - ニューロフィードバックによる精神運動は、注意欠陥障害、てんかん、うつ病の症状を緩和し、健康な脳の認知力を高める可能性もある」。Scientific American。
- ^ Bozinovski S、Sestakov M、Bozinovska L (1988)。「EEG アルファリズムを使用した移動ロボットの制御」。Harris G、Walker C (編)。IEEE医学生物学工学協会の年次国際会議議事録。ニューオーリンズ: IEEE。pp. 1515–1516。doi : 10.1109 / IEMBS.1988.95357。ISBN 0-7803-0785-2. S2CID 62179588。
- ^ Bozinovski S (1990). Kaynak O (ed.).移動ロボットの軌道制御: 固定レールから直接バイオエレクトリック制御へ. Proc. IEEE Workshop on Intelligent Motion Control. イスタンブール. pp. 63–67. doi :10.1109/IMC.1990.687362.
- ^ Lebedev M (2016). 「神経プロテーゼによる感覚運動機能の増強」（PDF） . Opera Medica and Physiologica . 2 (3): 211–227.
- ^ Lebedev MA、Nicolelis MA（2017年4月）。「脳マシンインターフェース：基礎科学から神経補綴物および神経リハビリテーションまで」生理学レビュー。97 （2）：767–837。doi ： 10.1152/physrev.00027.2016。PMID 28275048 。