در مطلب قبل درباره اینکه نورون یا سلول‌های عصبی چیست؟ صحبت کردیم، در این مطلب به این موضوع می‌پردازیم که امواج مغزی چیست؟ به طور کلی فعالیت دستگاه‌های نوروفیدبک، بیوفیدبک، الکتروانسفالوگرافی و… بر اساس ثبت امواج مغزی است.
بنابراین، برای درک نحوه‌ی کارکرد این دستگاه‌ها باید در ابتدا بفهمیم امواج مغزی چیست، چگونه تشکیل می‌شود؟ و چه انواعی دارد؟ امواج مغزی الگوهای الکتریکی هستند که به وسیله فعالیت نورون‌های مغز و تعامل بین آنها ایجاد می‌شوند.
این امواج با استفاده از دستگاهی به نام الکتروانسفالوگراف (EEG) ثبت می‌شوند. در هنگام ثبت EEG، الکترودها بر روی سر قرار داده می‌شوند و فعالیت الکتریکی در نواحی مختلف مغزی ضبط می‌شود.
در ادامه سعی می‌کنیم، با زبانی ساده نحوه کارکرد این نورون‌ها و چگونگی تولید امواج مغزی را برای شما بیان کنیم.
امواج مغزی چیست؟
امواج مغزی به وسیله پالس‌های الکتریکی هماهنگ که توسط توده‌های نورون‌هایی که با همدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، تولید می‌شوند. این امواج با استفاده از حسگرهایی که روی پوست سر قرار می‌گیرند، شناسایی می‌شوند.
مغز انسان دارای حدود ۱۸۰ میلیارد سلول است که نورون‌ها نیمی از آن را تشکیل می‌دهند. نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که دندریت‌های برخی از این نورون‌ها با ۱۵ هزار نورون دیگر در ارتباط هستند.
بنابراین، مغز انسان شبکه پیچیده و در هم تنیده‌ای از نورون‌هاست که در هر لحظه میلیون‌ها نورون در آن فعال هستند. سلول عصبی یا نورون در مغز انسان وظیفه انتقال پیام‌های عصبی را در بدن بر عهده دارند. برای آشنایی با نورون‌ها، ساختار و نحوه کار آنها می‌توانید مقاله نورون چیست؟ را بخوانید.
سلول‌های عصبی با بردن پیام‌های حسی و عصبی به مغز و رساندن جواب آنها (یعنی همان عکس‌العملی که بدن ما باید به اتفاقات نشان دهد) به بافت‌های مختلف بدن، سیستم کل بدن و فعالیت‌های آن را تنظیم می‌کند.
در واقع وظیفه نورون‌ها به وجود آوردن ارتباط بین مغز با سایر قسمت‌های بدن و بلعکس است. یعنی هر لحظه که ما تفکر، تحرک و یا احساس می‌کنیم یا چیزی را به خاطر می‌آوریم، سلول‌های عصبی ما فعالیت می‌کنند.
پیام‌های عصبی به صورت جریان الکتریکی بین سلول‌های نورون رد و بدل شده و این فعالیت‌های الکتریکی باعث شکل‌گیری امواج مغزی می‌شود که هر کدام از آنها در حالات گوناگون کارایی متفاوت دارند.
امروزه دانشمندان توانسته‌اند از این طریق نواحی مشخصی از مغز را که به اعمال خاص حسی، حرکتی، بینایی، حافظه و برخی دیگر از اعمـال ارادی و غیرارادی مربوط هستند را شناسایی کنند.
نحوه تولید امواج مغزی
همان‌طور که گفتیم امواج مغزی، نوسانات الکتریکی کوچکی هستند که توسط مغز ایجاد می‌شوند و امواج مغزی با فرکانس‌های مختلف نشان دهنده حالت‌های مختلف هوشیاری، آگاهی و فعالیت مغز هستند. این امواج توسط پالس‌های الکتریکی هماهنگ، از توده‌ی نورون‌هایی که با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، تولید می‌شوند.
زمانی که یک نورون فعال می‌شود، پالس الکتریکی کوچکی ایجاد می‌کند. این پالس‌ها به نورون‌های مجاور منتقل شده و یک موج الکتریکی تولید می‌کنند. اما در ادامه ببینیم این سلول‌ها چگونه این پیام‌ها را منتقل می‌کنند؟
به طور کلی نورون‌ها به وسیله پدیده الکتروشیمیایی، با هم ارتباط برقرار می‌کنند. پدیده الکتروشیمیایی یعنی یک واکنش شیمیایی باعث ایجاد جریان الکتریکی شده و فعالیت الکتروشیمیایی نورون‌ها در جهت نقل و انتقال پیام، امواج مغزی را تولید می‌کنند.
در واقع به طور دقیق‌تر فرایند تشکیل امواج مغزی این‌گونه است که پیام‌های عصبی از جسم سلولی به انتهای (اکسون) می‌روند و در ادامه با کمک انتقال دهنده‌های شیمیایی پیام‌ها به دندریت سلول‌های مجاور منتقل می‌گردد.
در نتیجه وقتی نورونی تحریک می‌شود، یک پالس الکتریکی از آن عبور کرده و این پالس الکتریکی به نورون‌های مجاور منتقل و باعث تحریک آنها می‌شود. این فرایند به صورت زنجیره‌ای ادامه یافته و باعث ایجاد امواج مغزی می‌شود.
با ارسال پیام‌های الکتریکی هم زمان توسط تعدادی از نورون‌ها، تغییرات موجی رخ داده و تعدادی از سلول‌های عصبی همگی هم زمان تحریک، خاموش و بار دیگر تحریک می‌شوند. ما می‌توانیم این تغییرات الکتریکی را در شکل امواج مغزی ببینیم.
عوامل مختلفی می‌توانند بر امواج مغزی تأثیر بگذارند، از جمله:
- سن: امواج مغزی در افراد مختلف در سنین مختلف متفاوت است. به عنوان مثال، کودکان امواج بتا بیشتری نسبت به بزرگسالان تولید می‌کنند.
- جنسیت: مردان و زنان امواج مغزی متفاوتی تولید می‌کنند. به عنوان مثال، زنان امواج آلفا بیشتری نسبت به مردان تولید می‌کنند.
- سطح هوشیاری: امواج مغزی با سطح هوشیاری تغییر می‌کنند. در حالت بیداری، امواج بتا غالب هستند. در حالت خواب، امواج دلتا غالب هستند.
- فعالیت ذهنی: امواج مغزی با فعالیت ذهنی تغییر می‌کنند. در حالت تمرکز، امواج آلفا غالب هستند. در حالت استرس، امواج بتا غالب هستند.
- داروهای مخدر: داروهای مخدر می‌توانند بر امواج مغزی تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، کوکائین می‌تواند باعث افزایش امواج بتا شود.
- اختلالات روانی: اختلالات روانی می‌توانند بر امواج مغزی تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، افسردگی می‌تواند باعث کاهش امواج آلفا شود.
نحوه ثبت و اندازه‌گیری امواج مغزی
امواج مغزی با استفاده از دستگاهی به نام الکتروانسفالوگرام (EEG) اندازه‌گیری می‌شوند. EEG از الکترودهایی استفاده می‌کند که روی پوست سر قرار می‌گیرند. این الکترودها فعالیت الکتریکی مغز را ثبت می‌کنند.
الکتروانسفالوگرام روشی ایمن و غیرتهاجمی برای اندازه‌گیری امواج مغزی است. این روش می‌تواند در آزمایشگاه یا در خانه انجام شود.
این امواج و سیگنال‌های مغزی که به‌وسیله‌ی دستگاه‌ها ثبت می‌شود، در تعداد تولید آن فرکانس در هر ثانیه فرق دارند. مثلاً بسیاری از فرکانس‌ها هستند که کمتر از یکبار در ثانیه تکرار می‌شوند و یا فرکانس‌های که تکرار آن به بیشتر از ۱۰۰ بار در ثانیه نیز می‌رسد.
در واقع هر وقت فکر، حرکت یا حس می‌کنیم یا چیزی را به خاطر می‌آوریم، قسمتی از نورون‌های مغز شروع به کار می‌کنند. فعالیت الکتریکی نورون‌ها باعث شکل‌گیری امواج مغزی شده و این امواج در حالات گوناگون دارای فرکانس‌های مختلف با کارایی متفاوت هستند.
امواج مغزی بر اساس فرکانس به چند نوع تقسیم‌بندی می‌شوند که برای هرکدام یک نام قراردادی مشخص شده و هر یک از امواج مغزی مسئول کنترل و اثرگذاری بر بخشی از عملکردهای ذهنی، هیجانی و رفتاری انسان هستند.
انواع امواج مغزی
امواج مغزی را بر اساس فرکانس و شکل امواج، آنها به چهار دسته تقسیم می‌کنیم:
- امواج بتا :(Beta Waves) این امواج با فرکانس بالا (بین ۱۲ تا ۳۰ هرتز) هنگام بیداری و فعالیت شناختی مانند تمرکز و تداوم ذهنی تشکیل می‌شوند.
- امواج آلفا :(Alpha Waves) این امواج با فرکانس متوسط (بین ۸ تا ۱۲ هرتز) هنگام وضعیت آرامش و گریز از تنش بدنی تشکیل می‌شوند. معمولاً در زمان‌هایی که چشمان بسته‌ایم و در حال استراحت یا تلفیق فعالیت‌های ذهنی هستیم، این امواج ظاهر می‌شوند.
- امواج تتا:(Theta Waves) این امواج با فرکانس پایین‌تر (بین ۴ تا ۸ هرتز) هنگامی که در وضعیت آرامش عمیق، خواب نیمه‌آگاه یا در حال خواب پرواری هستیم تشکیل می‌شوند.
- امواج دلتا :(Delta Waves) این امواج با فرکانس پایین‌تر (کمتر از ۴ هرتز) در زمانی که در خواب عمیق و بدون آرامش هستیم، تشکیل می‌شوند.
- امواج گاما (Gamma Waves): نوعی از امواج مغزی هستند که بالاترین فرکانس (۳۰ تا ۱۰۰ هرتز) بین همه امواج مغزی را دارند و در افزایش درک، یادگیری و حل مسئله کاربرد دارند.
هر یک از این امواج نشانگر وضعیت و فعالیت مغزی خاصی هستند و قابل استفاده در مطالعات علوم اعصاب، خواب و روانشناسی هستند.
کاربردهای امواج مغزی
امواج مغزی که توسط نورون‌های مغز تولید می‌شوند، در حالات گوناگون کارایی‌های متفاوتی دارند. امواج آلفا که در فرکانس ۸ تا ۱۲ هرتز تولید می‌شوند، به کاهش اضطراب، تقویت سیستم ایمنی، تفکر مثبت، یکپارچگی ذهن و بدن، تعادل هیجانی، درون اندیشی، ایجاد احساس سرخوشی و آگاهی درونی کمک می‌کنند.
نوعی دیگر از امواج مغزی به افزایش تمرکز و حافظه، بهبود عملکرد حل مسئله و بهبود شنیدار کمک می‌کنند و یا در زمینه بهبود بینش و خلاقیت کاربرد دارد. به طور کلی امواج مغزی کاربردهای مختلفی دارند و به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:
- تشخیص و درمان اختلالات روانی: امواج مغزی می‌توانند برای تشخیص و درمان اختلالات روانی مانند افسردگی، اضطراب و اسکیزوفرنی استفاده شوند.
- بررسی عملکرد مغز: امواج مغزی می‌توانند برای بررسی عملکرد مغز در زمینه‌های مختلف مانند یادگیری، حافظه و توجه استفاده شوند.
- افزایش عملکرد ذهنی: امواج مغزی می‌توانند برای افزایش عملکرد ذهنی در زمینه‌های مختلف مانند تمرکز، حافظه و خلاقیت استفاده شوند.
