Mu wave - Mu wave
Den sensorimotoriska mu -rytmen , även känd som mu wave- , kam- eller wicket -rytmer eller arciforma rytmer, är synkroniserade mönster av elektrisk aktivitet som involverar ett stort antal neuroner , troligen av pyramidtypen , i den del av hjärnan som styr frivillig rörelse. Dessa mönster mätt med elektroencefalografi (EEG), magnetoencefalografi (MEG) eller elektrokortikografi (ECoG) upprepas med en frekvens på 7,5–12,5 (och främst 9–11) Hz och är mest framträdande när kroppen är fysiskt i vila. Till skillnad från alfa-vågen , som uppträder med en liknande frekvens under vilanvisuell cortex på baksidan av hårbotten, finns mu -rytmen över motorbarken , i ett band ungefär från öra till öra. En person undertrycker myrytmer när han eller hon utför en motorisk handling eller, med övning, när han eller hon visualiserar att utföra en motorisk handling. Denna undertryckning kallas desynkronisering av vågen eftersom EEG -vågformer orsakas av ett stort antal neuroner som skjuter i synkronisering. Musrytmen undertrycks till och med när man observerar en annan person som utför en motorisk handling eller en abstrakt rörelse med biologiska egenskaper. Forskare som VS Ramachandran och kollegor har föreslagit att detta är ett tecken på att spegelneuronsystemet är inblandat i mu -rytmundertryckning, även om andra inte håller med.
Mu -rytmen är av intresse för en mängd olika forskare. Forskare som studerar neural utveckling är intresserade av detaljerna i utvecklingen av mu -rytmen i spädbarn och barndom och dess roll i lärande. Eftersom en grupp forskare tror att autismspektrumstörning (ASD) påverkas starkt av ett förändrat spegelneuronsystem och att mu -rytmundertryckning är en nedströms indikation på spegelneuronaktivitet, har många av dessa forskare tänt ett mer populärt intresse för att undersöka mu våg hos personer med ASD. Diverse utredare håller också på att använda mu -rytmer för att utveckla en ny teknik: hjärnan -datorgränssnittet (BCI). Med framväxten av BCI -system hoppas kliniker ge den svårt fysiskt funktionshindrade befolkningen nya kommunikationsmetoder och ett sätt att manipulera och navigera i sina miljöer.
Spegelneuroner
Den spegel neuron systemet består av en klass av neuroner som först studerats under 1990-talet i makakapor . Studier har funnit uppsättningar av neuroner som eldar när dessa apor utför enkla uppgifter och även när aporna ser andra som utför samma enkla uppgifter. Detta tyder på att de spelar en roll för att kartlägga andras rörelser i hjärnan utan att fysiskt utföra rörelserna. Dessa uppsättningar neuroner kallas spegelneuroner och utgör tillsammans spegelneuronsystemet. Mu -vågor undertrycks när dessa neuroner eldar, ett fenomen som tillåter forskare att studera spegelneuronaktivitet hos människor. Det finns bevis för att spegelneuroner finns hos människor såväl som hos icke-mänskliga djur. Höger fusiform gyrus , vänster sämre parietal lobule , höger främre parietal cortex och vänster sämre frontal gyrus är av särskilt intresse. Vissa forskare tror att mu-vågundertryckning kan vara en följd av spegelneuronaktivitet i hela hjärnan och representerar en integrerad bearbetning av spegelneuronaktivitet på högre nivå. Tester på både apor (med hjälp av invasiva mättekniker) och människor (med hjälp av EEG och fMRI ) har funnit att dessa spegelneuroner inte bara eldar under grundläggande motoriska uppgifter, utan också har komponenter som hanterar avsikt. Det finns bevis på en viktig roll för spegelneuroner hos människor, och mu -vågor kan representera en hög samordning av dessa spegelneuroner.
Utveckling
En fruktbar konceptualisering av mu -vågor vid pediatrisk användning är att mu -vågundertryckning är en representation av den aktivitet som pågår i världen och kan detekteras i frontala och parietala nätverk. En vilande oscillation undertrycks under observation av sensorisk information såsom ljud eller sevärdheter, vanligtvis inom den frontoparietala (motoriska) kortikala regionen. Mu -vågen kan detekteras under spädbarn så tidigt som fyra till sex månader, när toppfrekvensen som vågen når kan vara så låg som 5,4 Hz . Det är en snabb ökning av toppfrekvensen under det första levnadsåret, och vid två års ålder når frekvensen vanligtvis 7,5 Hz. Mjuvågens toppfrekvens ökar med åldern fram till mognad till vuxen ålder, när den når sin slutliga och stabila frekvens på 8–13 Hz. Dessa varierande frekvenser mäts som aktivitet runt den centrala sulcusen , inom Rolandic cortex.
Mu-vågor anses vara ett tecken på ett barns utvecklingsförmåga att imitera . Detta är viktigt eftersom förmågan att imitera spelar en viktig roll i utvecklingen av motoriska färdigheter , verktygsanvändning och förståelse av kausal information genom social interaktion. Efterlikning är en integrerad del i utvecklingen av sociala färdigheter och förståelse av icke -verbala ledtrådar. Orsakssamband kan skapas genom socialt lärande utan att kräva erfarenhet från första hand. Vid utförande av åtgärder finns mu -vågor hos både spädbarn och vuxna före och efter utförandet av en motorisk uppgift och dess åtföljande desynkronisering. Spädbarn uppvisar dock en högre grad av desynkronisering medan vuxna utför en målorienterad handling. Precis som med en handlingsexekvering visar spädbarnens mu -vågor inte bara en desynkronisering, utan visar en desynkronisering i högre grad än den som visas hos vuxna. Denna tendens till förändringar i grad av desynkronisering, snarare än faktiska förändringar i frekvens, blir måttet för muvågsutveckling under vuxen ålder, även om de flesta förändringarna sker under det första levnadsåret. Att förstå de mekanismer som delas mellan handlingsuppfattning och utförande under de första åren av livet har konsekvenser för språkutvecklingen . Lärande och förståelse genom social interaktion kommer från att imitera rörelser såväl som vokalljud. Att dela upplevelsen av att delta i ett objekt eller en händelse med en annan person kan vara en kraftfull kraft i språkutvecklingen.
Autism
Autism är en störning som är förknippad med sociala och kommunikativa underskott. En enda orsak till autism har ännu inte identifierats, men mu -våg- och spegelneuronsystemet har studerats specifikt för deras roll i sjukdomen. Hos en typiskt utvecklande individ svarar spegelneuronsystemet när han eller hon antingen ser någon utföra en uppgift eller utför uppgiften själv. Hos individer med autism blir spegelneuroner aktiva (och följaktligen undertrycks mu-vågor) först när individen utför uppgiften själv. Denna upptäckt har fått vissa forskare, särskilt VS Ramachandran och kollegor, att se autism som en störd förståelse för andra individer avsikter och mål på grund av problem med spegelneuronsystemet. Denna brist skulle förklara svårigheten för personer med autism att kommunicera med och förstå andra. Medan de flesta studier av spegelneuronsystemet och mu -vågor hos personer med autism har fokuserat på enkla motoriska uppgifter, spekulerar vissa forskare att dessa tester kan utökas för att visa att problem med spegelneuronsystemet ligger till grund för övergripande kognitiva och sociala underskott.
fMRI -aktiveringsstorleken i sämre frontal -gyrus ökar med åldern hos personer med autism, men inte hos typiskt utvecklande individer. Dessutom var större aktivering förknippad med större mängder ögonkontakt och bättre social funktion . Forskare tror att den underlägsna frontala gyrusen är en av de viktigaste neurala korrelaterna med spegelneuronsystemet hos människor och är ofta relaterad till underskott i samband med autism. Dessa fynd tyder på att spegelneuronsystemet kanske inte är icke-funktionellt hos personer med autism, utan helt enkelt onormalt i utvecklingen. Denna information är viktig för den aktuella diskussionen eftersom mu -vågor kan integrera olika områden av spegelneuronaktivitet i hjärnan. Andra studier har utvärderat försök att medvetet stimulera spegelneuronsystemet och undertrycka mu -vågor med hjälp av neurofeedback (en typ av biofeedback som ges via datorer som analyserar realtidsinspelningar av hjärnaktivitet, i detta fall EEG av mu -vågor). Denna typ av terapi är fortfarande i sina tidiga implementeringsfaser för personer med autism och har motstridiga prognoser för framgång.
Hjärna -dator gränssnitt
Brain-datorgränssnitt (BCIS) är en teknik som kliniker hoppas en dag att få mer självständighet och myndighet till gravt rörelsehindrade. De som tekniken har potential att hjälpa inkluderar personer med nästan total eller total förlamning, till exempel personer med tetraplegi (quadriplegia) eller avancerad amyotrofisk lateral skleros (ALS); BCI: er är avsedda att hjälpa dem att kommunicera eller till och med flytta föremål som motoriserade rullstolar, neuroproteser eller verktyg för robotgrepp. Få av dessa tekniker används för närvarande regelbundet av personer med funktionsnedsättning, men ett varierat utbud är under utveckling på experimentell nivå. En typ av BCI använder händelserelaterad desynkronisering (ERD) för mu-vågen för att styra datorn. Denna metod för att övervaka hjärnaktivitet drar nytta av det faktum att när en grupp neuroner är i vila tenderar de att skjuta i synkronisering med varandra. När en deltagare föreställer sig att föreställa sig rörelse (en "händelse"), kan den resulterande desynkroniseringen (gruppen av neuroner som avfyrade i synkrona vågor som nu skjuter i komplexa och individualiserade mönster) detekteras och analyseras på ett tillförlitligt sätt av en dator. Användare av ett sådant gränssnitt tränas i att visualisera rörelser, vanligtvis på foten, handen och/eller tungan, som var och en är på olika platser på den kortikala homunculus och därmed kan särskiljas genom en elektroencefalograf (EEG) eller elektrokortikograf (ECoG) inspelning av elektriska aktivitet över motorbarken . I denna metod övervakar datorer för ett typiskt mönster av mu wave ERD kontralateralt till den visualiserade rörelsen kombinerat med händelserelaterad synkronisering (ERS) i den omgivande vävnaden. Detta parade mönster intensifieras med träning, och träningen tar alltmer form av spel, varav några använder virtual reality . Vissa forskare har funnit att feedbacken från virtual reality -spel är särskilt effektiv för att ge användaren verktyg för att förbättra kontrollen över hans eller hennes mu -vågmönster. ERD -metoden kan kombineras med en eller flera andra metoder för att övervaka hjärnans elektriska aktivitet för att skapa hybrid -BCI, som ofta erbjuder mer flexibilitet än ett BCI som använder någon enskild övervakningsmetod.
Historia
Mu -vågor har studerats sedan 1930 -talet och kallas wicket -rytmen eftersom de rundade EEG -vågorna liknar kroketvickor . 1950 rapporterade Henri Gastaut och hans arbetskamrater om desynkronisering av dessa vågor, inte bara under aktiva rörelser av sina ämnen, utan också medan försökspersonerna observerade handlingar som utförts av någon annan. Dessa resultat bekräftades senare av ytterligare forskargrupper, inklusive en studie med subdurala elektrodnät hos epileptiska patienter. Den senare studien visade mig suppression medan patienterna observerade rörliga kroppsdelar i somatiska områden i cortex som motsvarade kroppsdelen som rördes av skådespelaren. Ytterligare studier har visat att mu-vågorna också kan desynkroniseras genom att föreställa sig handlingar och genom att passivt betrakta punktljus biologisk rörelse .
Se även
Hjärnvågor
- Deltavåg - (0,1 - 3 Hz)
- Theta -våg - (4-7 Hz)
- Alpha wave - (8-12)
- Mu wave - (8 - 13 Hz)
- SMR -våg - (12,5 - 15,5 Hz)
- Betavåg - (16 - 31 Hz)
- Gammavåg - - 32 - 100 Hz)
Referenser