脳波同調

脳波同調は、脳波同期や神経同調とも呼ばれ、脳波（脳内の大規模な電気振動）が点滅する光、 ^[1]、音声、^[2]、音楽、^[3] 、触覚刺激などの周期的な外部刺激のリズムに自然に同期するという観察を指します。

異なる意識状態は異なる優勢な脳波周波数と関連している可能性があるため、^[4]脳波同調が望ましい状態を誘発する可能性があるという仮説が立てられています。研究者は、例えば、徐波睡眠中のデルタ波の音響同調が健康な被験者の記憶を改善する機能的効果を持つことを発見しました。^[5]

神経振動は、脳と中枢神経系における律動的または反復的な電気化学活動である。^[6]このような振動は、周波数、振幅、位相によって特徴付けられる。神経組織は、個々のニューロン内のメカニズムやニューロン間の相互作用によって駆動される振動活動を生成することができる。また、外部の音響刺激や視覚刺激の周期的な振動と同期するように周波数を調整することもある。^{[7] [8]}

ニューロンの活動は電流を生成し、多数のニューロンからなる大脳皮質の神経集団の同期動作はマクロな振動を生み出す。これらの現象は脳波（EEG）によって監視およびグラフ化することができる。これらの振動のEEG表現は、一般に「脳波」という用語で示される。^{[9] [10]}

頭皮から採取した電気化学測定値から脳内の神経電気活動を記録する技術は、1875 年のリチャード・ケイトンの実験に始まり、その発見は 1920 年代後半にハンス・バーガーによって EEG へと発展しました。

神経振動の機能的役割はまだ完全には解明されていないが^[11]、情動反応、運動制御、情報伝達、知覚、記憶などの多くの認知機能と相関関係にあることがわかっている。^{[12] [13] [14]}具体的には、神経振動、特にシータ活動は記憶機能と深く関連しており、シータ活動とガンマ活動の結合はエピソード記憶を含む記憶機能にとって極めて重要であると考えられている。^{[15] [16] [17]}

引き込みは、1665年にオランダの物理学者クリスティアーン・ホイヘンスが振り子時計の実験中にこの現象を発見した概念です。彼は振り子時計をそれぞれ動かし、翌日戻ってみると振り子の揺れがすべて同期していることを発見しました。^[18]

このような引き込みは、2つのシステムが位相がずれているときに、負のフィードバックを生成するような方法で2つのシステム間で少量のエネルギーが転送されるために発生します。より安定した位相関係をとると、エネルギー量は徐々にゼロに減少し、より高い周波数のシステムは減速し、もう一方のシステムは加速します。^[19]

引き込みの概念は複雑系理論で発展した。この理論は、異なるリズムや周波数を持つ2つ以上の独立した自律振動子が、十分長い間相互作用できる距離にある場合、結合力に依存する程度まで相互に影響し合う仕組みを説明する。そして、両者が同じ周波数で振動するまで調整する。例としては、近接して設置された2台の電気衣類乾燥機の機械的引き込みまたは周期的同期、ホタルの同期した発光に見られる生物学的引き込みなどがある。^[20]

「同調」という用語は、多くの物理的および生物学的システムが相互作用を通じてその周期性とリズムを同期させるという共通の傾向を説明するために使用されています。この傾向は、一般的には音と音楽の研究、特に音響リズムの研究に特に関連していることが判明しています。音響刺激に対する神経運動同調の最もよく知られた例は、歌のリズミカルなビートに合わせて足や指を自発的にタップする動作に見られます。

脳波、つまり神経振動は、周波数、振幅、周期性など、音波や^光波と基本的な構成要素を共有しています。 ^その結果、ホイヘンスの発見は、^皮質神経集団の同期した電気活動が外部の音響刺激や光刺激に応じて変化するだけでなく、特定の刺激の周波数に同調または同期するかどうかについての調査[要出典]を促進しました。^{[21] [22] [23] [24]}

脳波同調は「神経同調」の口語表現であり、^[25]皮質ニューロン集団の同期電気活動によって生成される振動の総周波数が、ピッチとして知覚される持続的な音響周波数、リズムとして知覚される断続的な音の規則的な繰り返しパターン、または規則的にリズミカルに断続する点滅光などの外部刺激の周期的な振動と同期するように調整できることを表す用語です。

•  Will U、Berg E (2007 年 8 月 31 日)。「周期的な音響刺激に対する脳波の同期と同調」。Neuroscience Letters。424 ( 1 ): 55–60。doi : 10.1016 /j.neulet.2007.07.036。PMID 17709189。S2CID 18461549  。
• 喜多條和也花川哲也;イルモニエミ、RJ; Miniussi、C. (2015)。人間の脳のダイナミクスに対する操作的アプローチ。フロンティア研究トピックス。フロンティアズメディアSA。 p. 165.ISBN​ 978-2-88919-479-7。
• Thaut, MH, 『リズム、音楽、そして脳：科学的基礎と臨床応用（新しい音楽研究の研究）』ニューヨーク、NY：Routledge、2005年。
• Berger, J. および Turow, G. (編)、音楽、科学、およびリズミカルな脳：文化的および臨床的影響。ニューヨーク、NY：Routledge、2011 年。

• コミュニケーションにおける脳の働き | ウリ・ハッソン (TEDtalk)