Az EEG és a viselkedés összefüggése I.
Elsőként nézzük meg milyen EEG aktivitás mintázatokat lehet az agyban megfigyelni, mikor és hol fordulnak elő.
Hans Berger 1924ben írta le, hogy az agy elektromos aktivitást mutat. Ekkortájt fejlődött odáig az elektronika, hogy megfelelő erősítőkkel, az idegsejtek működésének eredményeként a koponya felszínén megjelenő igen kis feszültségeket (20-100 µV) viszonylag nagy sebességgel mérni lehessen. Az első általa megfigyelt Electroencephalográfiás, azaz EEG mintázatot alfának nevezte el.
A klasszikusan leírt EEG mintázatok frekvenciái az 1-30Hz-es tartományba estek és azt találták, hogy megjelenésük összefügg a megfigyelt személy vagy állat viselkedésével. Kezdetben ugye még nem voltak nagy sebességű elektromos erősítők és a hullámokat egy kormozott papírlapon ugráló lomha mágneses tű karcolta a koromba. A modern elektronika, az oszcilloszkópok, majd a számítógépek megjelenése lehetővé tette a magasabb frekvenciák vizsgálatát, illetve hogy egyszerre sok agyterületről vezethessünk el EEG jeleket. Így kiderült, hogy az EEG hullámok frekvenciái 30Hz-en túl nyúlnak, epilepszia alatt akár 400Hz-es hullámok is megjelenthetnek, illetve hogy az agy különböző részeiről frekvenciában és fázisban eltérő EEG aktivitás vezethető el, mely a viselkedéssel (feladatmegoldás, alvás-ébrenlét) összefüggően agyterületenként változik.
A fizikusok egy hullámformát három változóval írnak le: frekvencia- milyen gyorsan változik a hullám, amplitúdó -mekkora a hullám és fázis – meylik részén tartunk egy hullámnak. Ahhoz hogy két hullámot azonosnak tekintsünk mindhárom értéknek meg kell egyeznie. Ha két hullám frekvenciája és amplitudója megegyezik, de fázisa nem, akkor eltérőek. A sinus és a cosinus hullám abban tér el egymással, hogy a frekvencia egy-negydével el vannak tolva egymáshoz képest. Amikor mondjuk két agyterület gamma aktivitásáról beszélünk eltérhet ennak frekvenciája és/vagy annak fázisa. A frekvencia eltérés arra utal, hogy kicsit más sebességgel vált a sejtek aktivitása, a fázis sltérése pedig arra, hogy az egyik területen hamarabb vagy később kerülnek a sejtek ugyanabba az állapotba a másikhoz képest. Tehát ha pontosan meg akarjuk érteni mi történik, akkor nem csak a frekvenciát, hanem a fázist is figyelembe kell venni. Fizikai példa: ha két hullám ugyanolyan frekvenciájú és ugyanolyan fázisú, akkor összeadódnak, amplitudójuk növekszik. Ha a két hullám fázisa eltér egymásétól, akkor amikor az egyik maximumon van a másik lehet akár éppen minimumon is. Ilyenkor nem erősítik, hanem módosítják, akár ki is oltják egymást. Ezt interferenciának hívják No az agyban ennél azért bonyolultabbak a dolgok nem egyszerű interferenciákról van szó és itt csak a hullámok is látszólagosak, a sejtek elektromos állapotai változnak a működési módok között. De ennek ellenére a frekvenci és a fázis fontos információkat ad arról kölcsönhatásban lehetnek-e az egyes agyterületek és milyen módon.
Az elsőkét leírt, 8-13 Hz közé eső alfa aktivitást nyugodt éberség (csukott szem) alatt mutatja agyunk, elsősorban a tarkó és falilebenyben, de bizonyos látást nem igénylő nehéz mentális feladatok alatt is megjelenik. Ebből azt a következtetést vonták le, hogy gátolja az éppen nem használt agyterületek működését és fontos lehet az agyterületek összehangolásában és információ áramlásában. A kéreg, a talamusz és a striátum közötti információ áramlást jelzi. Meditálás során felerősödik.
Ha egy lehunyt szemű, ellazult embert megkérünk nyissa ki a szemét, akkor a fali lebeny feletti alfa hullámokat béta váltja fel. Vélem azért látta elsőkén Berger az alfa hullámokat, mert a kezdeteknél, a bonyolult szerkezetek beállítása időigényes volt és kísérleti alanyai türelmesen vártak. Aztán amikor elkezdődtek a megfigyelések és kinyitották szemüket, hogy belevágjanak egy-egy feladat megoldásába megjelentek a másodiknak leírt (felfedezett) béta hullámok 😊
A béta hullámok (13-30 Hz) figyelmi állapotban, erős szellemi tevékenység alatt jelennek meg. Több eltérő frekvenciájú béta aktivitás létezhet egyszerre, az ezekhez társuló magasabb frekvenciájú (40-70 és 70-100 Hz) hullámokat alacsony és magas gamma aktivitásnak nevezik (ezeket Berger még nem láthatta, mivel ezeket a magas frekvenciákat lassú műszerei „lenyelték”, nem tudták érzékelni, kirajzolni). A béta és gamma aktivitást a kérgi gátlórendszer (GABA tartalmú gátlósejtek) ritmikus bekapcsolódásának tulajdonítják. A gamma hullámokról azt gondolják az agykérgi területeken megjelenő reprezentációkat kapcsolják össze, fontosak a percepcióban, a figyelemben és a tudatosság kialakulásában.
Van még. A lassúbb delta (0.5–4 Hz) és théta (4-7 Hz) hullámokat fejtetői elvezetéssel egészséges éber agyban nem lehet látni. Egészséges emberben elalvás és alvás során jelennek meg. Álmos, szundikáló emberben théta hullámok jelennek meg, melyeket az alvás mélyülése során a lassúbb delta hullámok váltják fel. A görög betűk felhasználásában a kutatók valószínűleg akkor jutottak ide, amikor alanyaik elfáradtak és elkezdtek elszundikálni 😊. A nagy amplitúdójú delta hullámok mély alvásban jelennek meg, frontális és centrális agyterületek fölött, de az egész agyra is kiterjedhetnek. Illetve nagyon fáradt éber emberekben is megjelenhet. 
Miattuk kapta az alvás ezen szakasza a lassú hullámú alvás elnevezést. A kéreg-talamusz visszacsatolt hálózatban alakulnak ki. Úgy tűnik fontos a memória rögzülésében, ezen aktivitások alatt kerülnek át a memórianyomok a hippokampuszból az agykéregbe.
A théta hullámoknak előbukkanhatnak még a homloklebeny területén figyelmi feladatokban vagy meditálás alatt. Egy másik típusuk a hippokampuszban figyelhető meg miközben az állat felderíti környezetét, aktív mozgást végez. A különböző helyeken keletkező théta hullámok keletkezési mechanizmusa és funkciója más, mindössze az az azonosság, hogy hasonló gyakorisággal váltanak állapotot az agyi területek.
A következő bejegyzésben folytatjuk a magatartás és az EEG hullámok közötti összefüggések bemutatását.
Szerző: Gulyás Attila