감마파

Gamma wave
감마선과혼동해서는 안 된다.
감마파

감마파 또는 감마 리듬은 주파수가 25에서 140 Hz 사이인 인간의 신경 진동 패턴으로, 40-Hz 포인트가 특히 흥미롭다.[1] 감마 리듬은 작업 기억력, 주의력, 지각 그룹화 등의 대규모 뇌 네트워크 활동 및 인지 현상과 상관관계가 있으며 명상이나[2] 신경 자극 등을 통해 진폭으로 증가시킬 수 있다.[1][3] 변화된 감마 활동은 알츠하이머병,[4] 간질병,[5] 정신분열증과 같은 많은 기분과 인지장애에서 관찰되었다.[6]

디스커버리

감마파는 뇌전파 또는 자기 뇌전파로 검출할 수 있다. 감마파 활동에 대한 가장 초기 보고 중 하나는 깨어있는 원숭이의 시각피질로부터 기록되었다.[7] 그 후, 중요한 연구 활동은 시각 피질의 감마 활동에 집중되었다.[8][9][10][11]

감마 활성도 또한 전뇌, 두정엽, 측두엽, 전두엽 피질 부위에[12] 걸쳐 감지되고 연구되었다. 감마파는 코티코-기초-갈라모-코르티컬 루프에 속하는 뉴런에서 흔한 종류의 진동 활성을 구성한다.[13] 일반적으로 이 활동은 동일한 영역에 걸친 알파파 피드백과 대조적으로 구별되는 뇌 영역 간의 피드포워드 연결을 반영하는 것으로 이해된다.[14] 감마 진동은 또한 대부분 억제성 뉴런인 단일 뉴런의 발사와 관련이 있다는 것이 깨어있는 수면 주기의 모든 상태에서 밝혀졌다.[15] 감마파 활동은 경각심을 일깨우는 동안 가장 두드러진다.[13] 그러나 감마 활동이 다른 의식 상태를 생성하는 데 도움을 줄 수 있는 메커니즘과 기판은 여전히 알려져 있지 않다.

논란

일부 연구자들은 감마파의 주파수 대역이 전자파 주파수 대역과 겹치기 때문에 두피 EEG가 검출한 감마파 활성의 타당성이나 의미성에 이의를 제기한다. 따라서 감마 신호 기록은 근육 활동에 의해 오염될 수 있다.[16] 국소 근육 마비 기법을 활용한 연구는 EEG 기록에 EMG 신호가 포함되어 있다는 것을 확인했으며,[17][18] 이러한 신호는 삭카데 속도나[19] 머리와 관련된 기타 운동 작용과 같은 국소 운동 역학으로 추적할 수 있다. EMG 유물의 존재를 줄이기 위해 독립적 요소 분석이나 공간 필터링에 기초한 기타 기법의 적용 등 신호 처리와 분리의 진보가 제안되었다.[16]

함수

의식지각

얼굴/장소 이름 지정 작업 중에 시각적 자극이 나타날 때 특정 피질 영역의 고주파 광대역 감마 활성의 변화를 보여주는 전자 코텍시그래픽 영화.

감마 파도가 뚜렷한 뇌 영역을 가로질러 신경 발사율의 그들이 명백한 동기화 때문에 일관성 있는 통합된 인식, 또한 조합의 결합 문제에 나선 것이 문제의 형성에 참여할 수 있다.[20][21][22]40-Hz 감마 파도 처음으로 시각적 의식에 1988,[23].e.g에 참가하기 위해 제안되었다, 두 뉴런들 진동합니다. 단일 외부 물체가 각 수용 필드를 자극할 때 동기적으로(직접 연결되지는 않지만) 다른 많은 사람들에 의한 후속 실험은 이 현상을 넓은 범위의 시각적 인식으로 증명했다. 특히 1990년[24] 프랜시스 크릭과 크리스토프 코흐는 결합 문제와 시각적 의식의 문제 사이에는 중대한 관계가 있으며, 그 결과 동기식 40Hz 진동이 시각적 결합뿐만 아니라 시각적 인식에도 인과적으로 관련될 수 있다고 주장했다. 후에 같은 저자들은 40Hz의 진동이 시각적 자각을 위한 충분한 조건이라는 생각에 회의감을 나타냈다.[25]

로돌포 릴리나스에 의해 수행된 많은 실험들은 깨어있는 상태와 꿈에서 의식의 기초가 탈모체 반복활동의 형태로 피질 맨틀 전체에 걸쳐 40Hz 진동이라는 가설을 뒷받침한다. 두 논문에서"Coherent 40-Hz 진동 humans"(로돌포 Llinás과 Urs Ribary, Proc Natl로 Sci 미국 90:2078-2081, 1993년)과 꿈의 상태의 특징"Of 꿈을 꾸고 wakefulness"(Llinas&Pare, 1991년)라는 제목의 Llinás은 단일 인지 사건에 함께 특정하는 동시 종합에 대해 나올 수 있을 것을 제안한다.dn주어진 피질 원소의 방사상 덴드리트 축을 따라 특정한 40Hz 활동과 공명은 뇌계에 의해 변조되고 깨어있는 상태에서 감각 입력과 꿈을 꾸는 동안 내적 활동에 의해 내용이 주어진다. 의식을 위한 태음문학적 대화 가설로 알려진 Llinás의 가설에 따르면, 깨어있는 상태와 꿈꾸는 상태에서 보이는 40-Hz 진동은 태음문 특유한 루프와 비특유한 루프 사이의 일관성 있는 40-Hz 공명에 기인하는 인식의 상관관계로 제안된다. Llianas & Ribary(1993)에서 저자들은 특정 루프가 인식의 내용을 제공하고, 비특정 루프는 인지 경험의 통합에 필요한 시간적 결합을 제공한다고 제안한다.

안드레아스 K의 주요 기사. 의식과 인지(1999) 학술지 '의식과 인식'(1999)의 엥겔 외 연구진은 다음과 같이 감마파 가설을 정의한다.

그 가설은 뉴런 배출의 동기화가 세포 조립체에 분산된 뉴런의 통합에 도움이 될 수 있고 이 과정이 지각적으로 그리고 행동적으로 관련되는 정보의 선택에 기초할 수 있다는 것이다.

주목

제안된 메커니즘은 감마파가 의식적인 주의를 위한 메커니즘을 통해 신경의식과 관련이 있다는 것이다.

제안된 답은 쇄골에서 발원하여 뇌를 전방에서 후방으로, 초당 40회씩 휩쓸고, 다른 뉴런 회로를 교대로 끌어들여 [sic]이라는 개념을 주의전면으로 끌어들이는 파동에 있다. 조금만이라도 시상하부가 손상되면 이 파도는 멈추고 의식은 형성되지 않으며 환자는 심오한 혼수상태에 빠져든다.[21]

따라서 이러한 동기화된 발화의 과도기 동안 모든 뉴런 군집이 함께 진동할 때, 그것들은 시각적 개념에서 다른 개념으로의 기억과 연관성을 끌어내는 데 도움이 된다는 주장이다.[27] 이것은 인지 과정의 분산된 매트릭스를 함께 가져와서 지각과 같은 일관성 있고 일치된 인지 행동을 만들어낸다. 이로 인해 감마파가 결합 문제 해결과 관련이 있다는 이론이 생겨났다.[20]

감마파는 의식적 자극과 승적 자극 모두에서 시각적 단서로부터 신경적 동기화로 관찰된다.[28][29][30] [31] 이 연구는 또한 신경 동기화가 신경계의 확률적 공명을 어떻게 설명할 수 있는지를 조명한다.[32]

임상 관련성

기분 장애

변화된 감마파 활동은 주요 우울증이나 양극성 장애와 같은 기분 장애와 관련이 있으며 단극성 질환과 양극성 질환을 구별할 수 있는 잠재적 생체 지표일 수 있다. 예를 들어 우울증 점수가 높은 인간 대상자는 감정, 공간, 산술 과제를 수행할 때 차등 감마신호를 나타낸다. 증가된 감마 신호는 디폴트 모드 네트워크에 참여하는 뇌 영역에서도 관찰되며, 이는 일반적으로 상당한 주의가 필요한 작업 중에 억제된다. 우울증 같은 행동의 설치류 모델도 감마 리듬이 부족하다.[33]

정신분열증

감마파 활동 감소는 조현병에서 관찰된다. 구체적으로는 시각적 홀수볼과 게스탈트 지각과 같은 과제에 관여하는 다른 뇌 영역의 동기화와 마찬가지로 감마 진동의 진폭이 감소한다. 정신분열증을 가진 사람들은 지각과 지속적인 인식 기억과 관련된 이러한 행동적 임무에서 더 나쁜 성과를 낸다.[34] 조현병 감마 기능 장애의 신경생물학적 근거는 알려진 뇌파 리듬 생성 네트워크에 관련된 GABAergic intereurons에 있다고 생각된다.[35] 조현병의 일부 행동 증상을 감소시키는 항정신병 치료로는 감마 동기화가 정상 수준으로 회복되지 않는다.[34]

간질

감마 진동은 대부분의[5] 발작에서 관찰되며 간질 발병의 원인이 될 수 있다. 감광성 간질에서 발작을 유발하는 것으로 알려진 큰 고대비 그라탕과 같은 시각 자극도 시각 피질의 감마진동을 촉진한다.[36] 초점 발작 동안, 내부 동맥의 최대 감마 리듬 동기화는 항상 발작 개시 구역에서 관찰되며, 발작 구역에서 전체 간질 유발 구역에 걸쳐 동기화가 전파된다.[37]

알츠하이머병

향상된 감마 밴드 파워와 지연된 감마 반응은 알츠하이머병 환자에서 관찰되었다.[4][38] 흥미롭게도, AD의 tg APP-PS1 마우스 모델은 횡방향 엔토르히날 피질에서 감마진동력을 감소시켜 다양한 감각 입력을 해마에 전달하여 인간 AD의 영향을 받은 것과 유사한 기억 과정에 참여한다.[39] 해마 느린 감마력 감소는 AD의 3xTg 마우스 모델에서도 관찰되었다.[40]

감마 자극은 AD와 다른 신경퇴행성 질환에 대한 치료 잠재력을 가질 수 있다. 감마파 주파수 범위에서 빠르게 회전하는 내동맥류의 광유전 자극은 2009년 생쥐에서 처음 입증되었다.[41] 해마 감마 진동의 인큐테인먼트 또는 동기화를 통해 감마 주파수 대역의 비침습적 자극을 통해 40Hz까지 상승하면 아밀로이드 베타 부하가 감소하고 AD의 잘 확립된 5XFAD 마우스 모델에서 마이크로글리아가 활성화된다.[3][42] 감마선 자극에 대한 후속 인체 임상 실험에서는 40Hz 범위에서 빛, 소리 또는 촉각 자극에 노출된 AD 환자들에게 가벼운 인지 개선 효과를 보였다.[1] 그러나 감마선 자극이 AD 병리학을 개선시키는 정확한 분자 및 세포 메커니즘은 알려져 있지 않다.

연약한 X 증후군

Fragable X 증후군의 과민성 및 기억력 결핍은 감각 피질 및 해마의 감마 리듬 이상과 관련이 있을 수 있다. 예를 들어 FFS 환자의 청각 피질에서 감마진동의 감소는 관찰되었다. FXS의 FMR1 녹아웃 랫드 모델은 느린 (약 25-50Hz) 대 빠른 (약 55-100Hz)[40] 감마파의 증가 비율을 보인다.

명상과 명상

고암도 감마파 동기화는 명상을 통해 스스로 유도될 수 있다. 티베트 승려와 같은 장기간의 명상 수행자들은 두피 EEG.[2] fMRI에 의해 결정되었듯이, 명상 중 감마선 동기화의 현저한 증가와 함께 기준선에서의 감마대역 활동 증가 둘 다 보여준다.[43] 따라서 감마 동기유도의 신경생물학적 메커니즘은 매우 플라스틱적이다.[44] 이 증거는 명상 후 종종 강화된다고 하는 의식, 스트레스 관리 능력, 집중력 등이 모두 감마 활동에 의해 뒷받침된다는 가설을 뒷받침할 수 있을 것이다. 2005년 신경과학학회 연차총회에서 현 달라이 라마는 신경과학이 집중적인 실천 없이 명상의 심리적, 생물학적 이익을 유도할 수 있는 방법을 제시할 수 있다면 "열성적인 자원봉사가 될 것"[45]이라고 평했다.

참고 항목

뇌파

외부 링크

참조

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