在大腦中，存在著我們看不見的腦電活動。這些腦波是由在大腦周圍大量存在神經(jīng)細(xì)胞的協(xié)調(diào)發(fā)射而產(chǎn)生的，他們可以從大腦的前部傳到后部，從大腦深處傳到頭皮。

這種腦電活動被稱為神經(jīng)元振蕩。有意思的是，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這些信號的出現(xiàn)會伴隨著著特定的心理狀態(tài)。當(dāng)我們進入深度睡眠或麻醉狀態(tài)時，腦中游蕩著的是最緩慢的Delta波；稍快于它的是在做夢時或者處理簡單日常問題時的Theta波；冥想的僧人腦中穿過的就是安靜的Alpha波，這是第一個被發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元振蕩；激烈交談時腦中的電波起伏是更快一點的Beta波；最快速的Gamma波則出現(xiàn)在敏銳的思考過程中。

○不同類型的腦波。

我們不禁好奇，這些波是否有特別的用途？如果有，那用途為何？這一直是研究人員爭論不休的課題。

有些科學(xué)家認(rèn)為它們并沒有什么用，是單個神經(jīng)細(xì)胞在發(fā)送信息時產(chǎn)生的不可避免的副產(chǎn)物，重要的是信號本身而不是腦波。他們相信腦波只是集體神經(jīng)行為的結(jié)果，僅此而已。但越來越多的證據(jù)表明情況應(yīng)該正好相反：腦波才是大腦運作的關(guān)鍵，在需要協(xié)作的“相隔遙遠(yuǎn)的”大腦區(qū)域之間傳送信息。

麻省理工學(xué)院的神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家EarlMiller就認(rèn)為腦波是大腦運作的重要組成部分。為此，他開展了多項研究搜集證據(jù)以支持自己的觀點。最近，他的一些研究表明，大腦振蕩能用一種讓大腦能選擇要關(guān)注或忽略哪些信號的方式，從而巧妙的運送信息。

這個觀點得到了其它研究的支持。例如在一項研究中，科學(xué)家在被植入了電極的人腦中發(fā)現(xiàn)，腦波及腦波間的相互作用有助于激發(fā)人類的情感、語言、以及視覺等功能。

也有研究表明，當(dāng)腦波異常時，智力也會受到損害。例如，對大腦如何使用腦波的詳細(xì)研究，能提高通過微弱電擊以調(diào)節(jié)大腦內(nèi)信號的可能性。這種腦波干預(yù)措施可以作為治療記憶問題和精神疾病的一種方法，一些早期嘗試已證明這可以提高人們的記憶力。

對腦波的相關(guān)見解的產(chǎn)生也得益于神經(jīng)科學(xué)將目光轉(zhuǎn)向?qū)蝹€神經(jīng)細(xì)胞（或神經(jīng)元）行為的研究。這就好比將大腦想象成一個巨大的時鐘，如果能清楚每個齒輪的運作，就能弄懂個大腦。但與此同時，這并非僅僅與這個巨大時鐘里的單個神經(jīng)元有關(guān)，而是它的網(wǎng)絡(luò)以一種非常動態(tài)、流暢的方式進行交互。

Miller等人認(rèn)為，這些相互作用的中心是協(xié)調(diào)一致的腦波。Miller說：“振蕩是大腦中最強大的信號，進化怎可能不利用這點優(yōu)勢呢？”

在Miller等人最新的三篇論文中，認(rèn)為當(dāng)Beta波和Gamma波這兩種不同類型的腦波共同合作時，會對進入工作記憶的信息進行篩選。頻率為30到80赫茲的Gamma波有助于協(xié)調(diào)來自我們感官的信息流——例如我們感受到的、看到的、和聞到的。相反，頻率在12到30赫茲之間的Beta波是那些通過引導(dǎo)大腦向值得關(guān)注的感覺信號來幫助我們保持在任務(wù)上的信息。

這兩種類型的大腦振蕩都會參與一場神經(jīng)的博弈對抗：當(dāng)Beta波很強時，Gamma波就會變?nèi)?，反之亦然。Miller和他的同事在猴子大腦中植入電極，讓它們完成一項棘手的記憶任務(wù)，就是在同一時間內(nèi)對幾條不同的信息進行處理。在這項任務(wù)的進行過程中，研究人員檢測到了這種此消彼長的效應(yīng)，并將結(jié)果發(fā)表于1月26日的《自然通訊》期刊上。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，這兩種腦波產(chǎn)生于大腦的不同部位，為大腦如何自我集中提供了空間線索。在猴子的實驗中表明，由Gamma波組織的感官信息會掠過大腦的表層。但更慢、且更具有目標(biāo)導(dǎo)向的Alpha和Beta的混合波出現(xiàn)在更深層的大腦中。這種混合腦波實際上可以降低沿著大腦外部起伏的Gamma波的強度。在一篇發(fā)表于1月30日《美國國家科學(xué)院院刊》的論文提出，更深層的腦波會選擇要予以關(guān)注的感官信息。

第三篇相關(guān)論文發(fā)表在2月7日的《神經(jīng)元》期刊中，它展示了當(dāng)猴子進行在計算機屏幕上匹配圖案時，Gamma和Beta波之間會出現(xiàn)相似的相互作用。實驗中的部分圖案明顯不同，但仍然屬于同一類別，這對于貓或狗等動物來說都是一項比較簡單的任務(wù)；也有些圖案是更難分類的，例如要識別出同屬于交通工具的火車和自行車，因此對它們的歸類則需要更復(fù)雜的腦力工作。當(dāng)猴子解開一個簡單的歸類問題時，Gamma波會占主導(dǎo)地位；但當(dāng)需要進行更高級別的分類時，Beta波就開始慢慢占上風(fēng)。

Miller推測，Gamma和Beta波之間的相互作用可能就是大腦在信息出現(xiàn)超載問題時的解決方式。不斷傳入的感官信息會持續(xù)對大腦發(fā)起進攻，其中大部分是無意義的內(nèi)容。大腦需要一種能讓它知曉是否該忽略某些信息，但又抓住另一些信息的方式。這兩種節(jié)律可能提供了一種對你在思考的事情進行意志控制的方式，讓人能有意識地選擇想要在意的信息。

在另一項對神經(jīng)振蕩的不同起伏的研究中，神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家CharlesSchroeder發(fā)現(xiàn)，當(dāng)神經(jīng)振蕩穿過大腦時，它們也可能影響到視覺信息。它很可能涉及到包括Theta波在內(nèi)的許多不同類型的腦波，而這發(fā)生在當(dāng)你的眼睛落在某個場景時的那一瞬，通常會持續(xù)大約0.2秒的時間。

當(dāng)我們觀察一個場景時，前半段的注視時間主要花在讓視覺信息流入大腦中；但在注視時間的后半段，信息會逆向流動。攜帶著來自大腦指揮中心信號的不同神經(jīng)元振蕩，已做好將眼睛引向下一個目標(biāo)的準(zhǔn)備。據(jù)Schroeder稱：“在移動眼睛之前的0.1秒內(nèi)，大腦前部會出現(xiàn)這種令人難以置信的信號閃動，然后眼睛就移開了。這是一件多么戲劇性的事。”他們在猴子的大腦中發(fā)現(xiàn)了這個活動，并且最近，他們在植入電極用于治療癲癇的人類患者腦內(nèi)也檢測到了這一現(xiàn)象。

但仍有一部分視覺研究員仍傾向于認(rèn)為這只是噪聲而無視這些振蕩，他們認(rèn)為理解大腦的關(guān)鍵在于單個神經(jīng)元的活動，而不是由這些活動引起的集體波。Schroeder認(rèn)為，目前要說服人們相信大腦振蕩具有功能仍然很困難。

加州大學(xué)伯克利分校的神經(jīng)科學(xué)家RobertKnight說，對于腦波功能的爭論可能還會持續(xù)很多年。他認(rèn)為，信息的核心在于被神經(jīng)元壓縮的信號。但從他的實驗室得到的研究結(jié)果讓他相信，振蕩可以幫助這些信號抵達正確的位置，以重要的方式讓大腦的各個區(qū)域相連。他說：“必須存在某種能讓不同大腦區(qū)域進行溝通的辦法。而振蕩所做的就是提供了一種傳遞機制。”而且振蕩可以很快速地完成這種機制。

Knight認(rèn)為，人類大腦的運轉(zhuǎn)速度非?？?mdash;—我們可以在亞秒的量級上處理大量的信息，因此必須存在一些能塑造并控制這些信息的方法。而腦波就能通過暫時關(guān)閉一些不必要的交流線路，讓大腦對額外信息進行調(diào)整。

Knight和同事最近就發(fā)現(xiàn)當(dāng)人類在進行許多任務(wù)時會出現(xiàn)快速的Gamma波，比如重復(fù)一些話時、回答與自己相關(guān)的問題時、以及區(qū)分男性和女性的面孔時。2017年12月，他們在《自然-人類行為》期刊報道了某種特定的Gamma波模式似乎可以預(yù)測人們何時能在上述這些任務(wù)中得到正確答案。他們推測Gamma波將大腦中需要將目標(biāo)轉(zhuǎn)化為行動的領(lǐng)域聯(lián)系了起來。

如果振蕩是大腦中至關(guān)重要的信息向?qū)?，那么?dāng)信息失真或喪失時，對它們進行改變或許就是有益的。在自閉癥、帕金森癥、抑郁癥和焦慮癥，甚至只是正常衰老等癥狀中，科學(xué)家都觀察到了被改變的振蕩。

一篇發(fā)表在2月6日的《自然通訊》期刊上的研究，暗示了調(diào)整這些節(jié)律的潛力。賓夕法尼亞大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家YoussefEzzyat及其同事研究了25名在大腦植入了電極的癲癇患者的記憶能力。研究人員給了他們一些單詞列表，并開始通過電極監(jiān)測他們在記憶這些單詞時的神經(jīng)振蕩。他們使用一種計算機算法，來算出當(dāng)某個單詞可能被記住時出現(xiàn)的腦波組合，對不同的人，這種組合也略有不同。

○實驗中，對大腦中某些點（紅點）的精確定時刺激，提高了他們記憶單詞列表的能力；刺激其他位置（藍色）導(dǎo)致更糟的記憶表現(xiàn)。|圖片來源：Y.EZZYATETAL/NATURECOMMUNICATIONS2018

當(dāng)那些良好表現(xiàn)的信號喪失時，研究人員就會向大腦發(fā)送一個短的電流。而這種微量的激發(fā)可以提高他們的表現(xiàn)。

但Ezzyat也警告說，我們離通過操縱腦波來治療大腦疾病還有很長的路要走。但他們的研究正在不斷取得進展，并且他與其他許多神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家的研究結(jié)果都強有力的證明了——腦波不僅僅是一種無用的波動。