Die Modernisierung könnte das Auftreten einer starken Alpha-Oszillation im menschlichen EEG beeinflusst und zu einer größeren Diversifizierung der Gehirndynamik beigetragen haben.

Alpha: der archetypische Gehirnrhythmus?

Wenn Sie sich eine EEG-Aufzeichnung von jemandem ansehen, der ruhig mit geschlossenen Augen dasitzt, sehen Sie meistens eine charakteristische oszillierende Welle, die „Alpha“ darstellt, eines der ersten Merkmale von Gehirnwellen, das Hans Berger kurz nach der ersten EEG-Aufzeichnung im Jahr 1924 beschrieb.

Seitdem sind Alpha-Wellen an einer Vielzahl unterschiedlicher kognitiver und sensorischer Prozesse beteiligt, darunter Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis und Kreativität, sowie an einer Vielzahl klinischer Störungen (siehe z. B. diese Übersichtsarbeit von Erol Basar).

Aber die weit verbreitete Natur von Alpha macht es auch schwierig, seine grundlegende Rolle im Gehirn genau zu bestimmen. Eine Theorie von Wolfgang Klimesch besagt, dass die Alpha-Aktivität mit der kortikalen Hemmung während der Aufmerksamkeit zusammenhängt, während andere Forscher wie Matias und Satu Palva vermuten, dass es komplexer ist.

Alpha. Fest oder flexibel?

Klar ist, dass Alpha ein grundlegender Rhythmus im Gehirn in den Bereichen Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Bewusstsein ist. Daher ist es für EEG-Forscher von großem Interesse zu erforschen, wie es durch Verhalten und Erfahrung moduliert wird.

Und obwohl Alpha oft als die „dominante“ Frequenz angesehen wird, kann sie auch eine Variabilität in der Art und Weise aufweisen, wie sie sich im Gehirn manifestiert, und es wurde festgestellt, dass sie sich von Person zu Person unterscheidet. Schauen Sie sich zum Beispiel diesen Artikel von Haegens et al. an.

Dies deutet darauf hin, dass das Konzept einer konsistenten Alpha-Welle innerhalb eines festen Frequenzfensters von 8-12 Hz möglicherweise keine gültige Annahme mehr ist. Und darüber hinaus kann die Lebenserfahrung eines Individuums in der biologischen Manifestation dieses Rhythmus kodiert werden.

Eine Erkundung der menschlichen Vielfalt

Aufbauend auf ihrer jüngsten Erkenntnis, dass neuronale Komplexität durch Lebenserfahrung beeinflusst werden kann, untersuchten die Forscherinnen Tara Thiagarajan und Dhanya Parameshwaran kürzlich im Rahmen des Human Diversity Project, ob moderne Umweltanreicherung auch einen Einfluss auf die zugrunde liegende Alpha-Rate hat.

Die Studie wurde in der Region Tamil Nadu in Indien an 48 verschiedenen Orten durchgeführt, von großen Metropolen bis hin zu abgelegenen ländlichen Gemeinden mit nur 300 Einwohnern. An jedem Ort maßen die Forscher das Muster der Ruhe-Gehirnaktivität, während die Teilnehmer 3 Minuten lang mit geschlossenen Augen mit dem Emotiv EPOC 14-Kanal-drahtlosen EEG-Headset saßen. Die Forscher erhielten auch eine Reihe von demografischen Kennzahlen wie Einkommen, Bildung und geografischen Fußabdruck und erfassten die Nutzung von Kraftstoff, Strom, Mobiltelefonen und Internet.

Durch die Analyse des alpha-oszillatorischen EEG für jedes Individuum, insbesondere der Spitzenfrequenz und der Alpha-Energie (eine Zusammensetzung aus der Amplitude und Genauigkeit der Schwingung), konnten sie die wahre Variabilität der Alpha-Rhythmen im Gehirn über ein breites Spektrum von Lebenserfahrungen hinweg untersuchen.

Und sie fanden etwas ganz Überraschendes.

Ein dramatisches Maß an Variabilität

Im Gegensatz zu den meisten anderen Studien über Ruhe-Alpha ist ein beobachtbarer Peak nämlich kein absolutes. Tatsächlich fanden sie heraus, dass 20% der Personen keine Hinweise auf Alpha-Oszillationen in einem der 14 aufgezeichneten Kanäle zeigten, was darauf hindeuten könnte, dass die Wellenform bei diesen Personen nicht ausreichend entwickelt ist, um sie auf den Kopfhautelektroden sichtbar zu machen.

Darüber hinaus erreichte das Konzept des „variablen“ Alphas ein neues Niveau, wie eine dramatische Variabilität der Alpha-Energie bei den untersuchten Probanden zeigt: ein Bereich von 1000x ohne Zentralisierung der Medien (Panel C).

Das moderne Leben beeinflusst Alpha-Oszillationen.

Um dies weiter zu untersuchen, untersuchten die Forscher die gesammelten demografischen Faktoren und teilten die Menschen nach ihrem Grad der „Modernität“ ein.

Sie fanden heraus, dass das Vorhandensein, der Höhepunkt und die Energie der Alpha-Oszillation eng mit dem Zugang der Menschen zu einem modernen Lebensstil verbunden sind. Genauer gesagt zeigten Menschen, die als „modern“ eingestuft wurden, ein höheres Einkommen und Zugang zu Technologie genossen, signifikant steilere Alpha-Schwankungen im Vergleich zu denen, die als „im Übergang“ oder „vormodern“ eingestuft wurden, von denen viele in der Analyse keine Hinweise auf einen Alpha-Spike zeigten.

Obwohl viele demografische Faktoren positiv mit einer Zunahme der Alpha-Energie und der räumlichen Prävalenz korrelierten, erwies sich der Kraftstoffverbrauch als besonders interessant. Der Kraftstoffverbrauch ist ein Indikator für Fahrten mit Kraftfahrzeugen und damit für die Geschwindigkeit oder Geschwindigkeit, mit der sie den visuellen Reiz verarbeiten müssten. Eine höhere Geschwindigkeit des sensorischen Stimulus würde eine stärkere Fokussierung auf den relevanten Reiz erfordern, während andere gehemmt werden. In Kombination mit früheren Ergebnissen, die neuronale Komplexität und geografischen Fußabdruck miteinander verbinden, deutet dies darauf hin, dass das Ausmaß und die Geschwindigkeit der körperlichen Bewegung und Erkundung möglicherweise ein sekundärer Faktor sind, der zu Unterschieden in der Gehirndiversität beiträgt.

Könnten die Unterschiede auf etwas anderes zurückzuführen sein?

Natürlich können auch andere unvorhergesehene Faktoren die Ergebnisse verwirren: Aspekte des Lebens, die nicht aufgezeichnet wurden, können direktere Treiber von Veränderungen sein. Einige mögliche alternative Erklärungen könnten jedoch durch das Kontrollexperiment der Forscher ausgeschlossen werden, bei dem sie das EEG von 20 Personen in 10 verschiedenen Sitzungen an verschiedenen Tagen aufzeichneten. Indem sie sich die Veränderungen der Alpha-Eigenschaften in den Sitzungen ansahen, bei denen es kein bestimmtes Muster gab, konnten sie die Vermutung ausschließen, dass Faktoren wie Angst oder Unvertrautheit mit dem EEG oder der Technologie die größten beobachteten Unterschiede verursachten.

Neue Perspektiven für Alpha

Durch die Anwendung von EEG in der realen Welt konnten die Sapiens Labs zeigen, dass die Lebenserfahrung eine herausragende Rolle bei der Manifestation von Ruhe-Alpha spielt und dass die Variabilität viel größer ist als das, was bisher aufgezeichnet wurde. Ein wichtiger Aspekt, wenn man über das Konzept eines „normalen EEG“ nachdenkt und die reiche Vielfalt des menschlichen Gehirns in verschiedenen Lebensbereichen weiter hervorhebt.

Diese Ergebnisse deuten auf den Bedarf an größeren, globalen Datensätzen und unterschiedlich konzipierten Experimenten hin, um diesen Rhythmus und seine Rolle für die menschliche Gehirnfunktion zu verstehen.