ベータ波

ベータ波、またはベータリズムは、12.5～ 30Hz（ 1秒間に12.5～30サイクル）の周波数範囲を持つ 脳内の神経振動（脳波）です。いくつかの異なるリズムが共存しており、抑制的な機能を持つものと興奮的な機能を持つものがあります。^{[ 1 ]}

ベータ波は、低ベータ波（12.5～16  Hz、「ベータ 1」）、ベータ波（16.5～20  Hz、「ベータ 2」）、高ベータ波（20.5～28  Hz、「ベータ 3」）の 3 つのセクションに分けられます。^{[ 2 ]}ベータ状態は、通常の覚醒意識に関連する状態です。

ベータ波は、1924年に人間の頭皮から脳の電気活動を記録する方法として脳波検査（EEG）を発明したドイツの精神科医ハンス・ベルガーによって発見され、命名されました。ベルガーは、被験者の目が閉じているときに頭皮の後部に現れる振幅が大きく周波数が遅い波をアルファ波と名付けました。被験者が目を開けたときにアルファ波に取って代わる振幅が小さく周波数が速い波は、ベータ波と呼ばれました。^{[ 3 ]}

複数の周波数を持つ低振幅のベータ波は、活発で忙しい思考や不安な思考、および活発な集中力と関連付けられることが多い。^{[ 4 ]}

運動皮質では、ベータ波は等張運動で起こる筋収縮と関連しており、運動変化の前と最中に抑制される。^{[ 5 ]}細かい運動技能と粗大運動技能の両方で同様の観察結果が得られている。^{[ 6 ]}ベータ活動のバーストは、静的運動制御における感覚フィードバックの強化と関連しており、運動変化があると減少する。^{[ 7 ]}ベータ活動は、運動に抵抗したり、自発的に抑制したりする必要がある場合に増加する。^{[ 8 ]}経頭蓋交流刺激と呼ばれる電気刺激の一種によって運動皮質上のベータ波を人工的に増加させると、等張収縮との関連と一致して、運動動作が遅くなる。^{[ 9 ]}

報酬フィードバックの調査により、2つの異なるベータ成分が明らかになった。高ベータ（低ガンマ）成分^{[ 10 ]}と低ベータ成分^{[ 11 ]}である。予期せぬ利益に関連して、高ベータ成分は、低い確率で予期せぬ結果を受け取ったときに、より顕著になる^{[ 12 ]} 。しかし、低ベータ成分は、利益が期待されているにもかかわらず利益が欠落した場合に関係していると言われている^{[ 11 ] 。}

安静時には、ヒトの外側前頭前野（LPFC）では、後方から前方に向かって周波数が増加する傾向に続いて、速いベータ波振動が優勢である。より前方の領域でベータ波周波数が増加するのは、認知制御が階層的に組織化され、より抽象的で洗練された制御メカニズムが最も前方の領域によって担われ、目標指向行動のより直接的かつ具体的な制御が後方の領域で担われるという、LPFC機能の解剖学的モデルに対応している。これはさらに、後部LPFCのベータ波の周波数が、安静時の運動皮質で観察される周波数と同様に遅いという事実とも一致する。^{[ 13 ]}

ベータ波などの特定の振動を研究する上で大きな課題となっているのは、それらがそれ自体で機能的に関連しているのか、それとも単に低周波数のより強い非正弦波リズム（アルファ波など）のアーティファクト（高調波）に過ぎないのかを判断することである。^{[ 14 ]} 2023年の研究では、より顕著な低周波数リズムと時間的にも空間的にも共起しない「真の」ベータバーストのみを検出して分析する新しいアルゴリズムが開発された。研究者らは、これらの「真の」ベータバーストの特性がワーキングメモリ課題の認知的要求によって系統的に変調されることを発見した。これは、ベータリズムが人間のワーキングメモリにおいて他の振動の単なる副産物ではなく、明確で機能的に関連のある神経信号であるという強力な証拠となった。^{[ 14 ]}

ベータ波は、哺乳類の神経系の主要な抑制性神経伝達物質であるγアミノ酪酸（GABA）によって媒介される抑制性皮質伝達の指標とみなされることが多い。GABA A受容体を調節する薬であるベンゾジアゼピンは、ヒト[ 15 _]およびラット[16]の脳波記録でベータ波を誘発する^{。GABA A受容}体^{サブユニット遺伝子}_GABRA5、GABRB3、およびGABRG3の重複を有する重複15q11.2-q13.1症候群（ Dup15q ）の小児の頭皮脳波記録でも自発的なベータ波がびまん性に観察される^{[ 17 ]}。同様に、同じGABA _{A受容体サブユニット遺伝子の欠失を有する}アンジェルマン症候群 の小児では、ベータ振幅の減少がみられる。^{[ 18 ]}したがって、ベータ波はGABA作動性機能障害のバイオマーカーである可能性が高く、特に15q欠失/重複によって引き起こされる神経発達障害において顕著である。