大腦中的神經振盪,或稱為腦波,是中樞神經系統內部神經活動的節律性或重複性模式。這些振盪活動可由單一神經元或神經元之間的相互作用所驅動。在神經元的層面上,振盪可能以膜電位或動作電位的節律模式出現,進而產生對後突觸神經元的振盪激活。當大量神經元同步活動時,便會產生可在腦電圖上觀察到的宏觀振盪。
神經振盪在不同層次的神經組織中廣泛存在,與信息轉移、感知、運動控制及記憶等多種認知功能有關。
研究表明,大腦的振盪活動能在不同的組織層次上被觀察到,這包括單神經元的脈衝列、局部電場電位及可通過腦電圖(EEG)測量的大範圍振盪。這些振盪通常根據其頻率、幅度及相位來進行特徵描述。隨著腦成像技術的進步,科學家們對神經振盪的生成機制及其在認知中的作用獲得了越來越多的洞見。
早在1924年,研究者就開始對人類的神經振盪進行觀察。隨著時間的推移,神經科學的研究重點逐漸轉向理解這些振盪是如何生成的,以及它們在記憶、意識及其他認知功能中的作用。振盪活動的功能目前尚未有統一的解釋,但多項實驗研究支持了它們在神經信息處理中的重要性。
威廉·貝克 (Richard Caton) 的發現顯示,腦部在兔子和猿猴的腦半球中有電活動,這一發現早於漢斯·伯吉(Hans Berger)對於人類腦波的研究。
隨著對神經系統的深入研究,科學家們已經確認神經振盪對不同層次的組織都具重要意義。通常分為微觀(單個神經元),中觀(局部神經元群體),和宏觀(不同大腦區域的活動)。不同的神經元依其活動模式可被分類,並且其對概念的反應與恢復時間密切相關。
舉例來說,在微觀層面上,單個神經元通過動作電位產生脈衝列,形成脈衝活動模式。這些模式有助於在神經系統中進行信息傳遞。到了中觀層面,多個神經元的活動會因為與突觸的相互作用而變得同步,進而產生局部場電位的振盪。在宏觀層次上,神經振盪則可來自不同大腦區域之間的相互作用,其中耦合延遲是重要因素。
膺波神經元的電位活動可通過腦電圖測量,而這種測量反映了成千上萬相似方向的神經元的同步活動。
隨著我們對神經振盪的了解加深,已經明確這些振盪在許多生理過程中起到了重要作用,包括感知的特徵綁定和記憶的生成。此外,過度的神經同步則可能與癲癇發作及帕金森病患者的顫抖等神經系統疾病有關。甚至,腦波的活動可以用來操作外部裝置,例如腦-電腦界面。
你是否想過,若我們能更好地理解大腦的振盪活動,是否能提升我們的記憶力與學習能力呢?