การศึกษาแนะนำว่าการสั่นที่เกิดจากการทำงานของเซลล์ประสาทนั้นมีบทบาทในตัวเอง
เรามองไม่เห็น แต่สมองฮัมเพลงด้วยกิจกรรมทางไฟฟ้า คลื่นสมองที่เกิดจากการยิงประสานกันของกลุ่มเซลล์ประสาทพินบอลรอบสมองจำนวนมาก คลื่นสามารถสะท้อนกลับจากด้านหน้าของสมองไปด้านหลัง หรือจากโครงสร้างที่ลึกไปจนถึงหนังศีรษะแล้วกลับมาอีกครั้ง
เรียกว่า neuronal oscillations สัญญาณเหล่านี้ทราบว่ามาพร้อมกับสภาวะทางจิตบางอย่าง คลื่นอัลฟ่าเงียบ ๆ ระลอกคลื่นเบา ๆ ทั่วสมองของพระสงฆ์ที่ทำสมาธิ คลื่นเบต้าเพิ่มขึ้นและลดลงระหว่างการสนทนาที่เข้มข้น คลื่นแกมมาที่รวดเร็วมาพร้อมกับข้อมูลเชิงลึกที่เฉียบคม จังหวะเดลต้าที่เฉื่อยชากล่อมผู้ที่หลับลึก ขณะที่ผู้ฝันจะเปลี่ยนเป็นจังหวะทีต้าที่เร็วกว่าเล็กน้อย
นักวิจัยได้โต้เถียงกันมานานแล้วว่าคลื่นเหล่านี้มีจุดประสงค์หรือไม่ และจุดประสงค์เหล่านั้นอาจเป็นอย่างไร นักวิทยาศาสตร์บางคนมองว่าคลื่นเป็นผลพลอยได้ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้แต่ไร้ประโยชน์จากสัญญาณที่มีความสำคัญจริงๆ นั่นคือข้อความที่ส่งโดยเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ คลื่นเป็นเพียงผลสืบเนื่องของพฤติกรรมประสาทส่วนรวม และไม่มีอะไรมากไปกว่านี้ แต่หลักฐานจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ชี้ให้เห็นถึงสิ่งที่ตรงกันข้าม แทนที่จะเป็นผลพลอยได้ของสัญญาณที่สำคัญ คลื่นสมองเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานของสมอง โดยกำหนดเส้นทางข้อมูลไปยังบริเวณสมองที่อยู่ห่างไกลออกไปซึ่งจำเป็นต้องทำงานร่วมกัน
Earl Miller จาก MIT เป็นหนึ่งในนักประสาทวิทยาที่รวบรวมหลักฐานว่าคลื่นเป็นส่วนสำคัญในการทำงานของสมอง การศึกษาล่าสุดของเขาแนะนำว่าการสั่นของสมองกำหนดเส้นทางข้อมูลอย่างคล่องแคล่วในลักษณะที่ช่วยให้สมองเลือกได้ว่าควรให้ความสนใจกับสัญญาณใดในโลกและสัญญาณใดที่ควรเพิกเฉย
งานวิจัยอื่นๆ ก็สนับสนุนมุมมองนี้เช่นกัน
การศึกษาเกี่ยวกับผู้ที่มีอิเล็กโทรดฝังอยู่ในสมองชี้ให้เห็นถึงคลื่นสมอง และการโต้ตอบของพวกมัน ช่วยให้เกิดอารมณ์ ภาษา การมองเห็น และอื่นๆ
การศึกษาพบว่าเมื่อคลื่นเหล่านี้ผิดปกติ พลังสมองก็ลดลง การดูรายละเอียดว่าสมองใช้คลื่นเหล่านี้อย่างไร ช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ในการปรับสัญญาณด้วยการสะกิดไฟฟ้า เช่น การแทรกแซงที่อาจนำไปสู่การรักษาที่สามารถแก้ไขปัญหาความจำและความเจ็บป่วยทางจิตได้ เป็นต้น ความพยายามแต่เนิ่นๆ ได้นำไปสู่การพัฒนาความจำของผู้คน
ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้เกี่ยวกับคลื่นสมองเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงทางประสาทวิทยาศาสตร์ไปจากมุมมองที่ลดสมองลงไปที่พฤติกรรมของเซลล์ประสาทเดี่ยวหรือเซลล์ประสาท มันเหมือนกับการคิดว่าสมองเป็น “นาฬิกาขนาดยักษ์ และถ้าคุณหาอุปกรณ์แต่ละอย่าง คุณก็จะเข้าใจสมอง” มิลเลอร์กล่าว แต่ “มันไม่ใช่แค่เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ในนาฬิกาขนาดยักษ์ มันเป็นเครือข่ายที่โต้ตอบกันอย่างไดนามิกและลื่นไหล”
มิลเลอร์และคนอื่นๆ คิดว่าศูนย์กลางของปฏิสัมพันธ์เหล่านั้นคือคลื่นสมองที่ประสานกัน “การสั่นเป็นสัญญาณที่ทรงพลังที่สุดในสมอง” มิลเลอร์กล่าว “วิวัฒนาการจะไม่ใช้ประโยชน์จากสิ่งนั้นได้อย่างไร”
ในรายงานล่าสุด 3 ฉบับ มิลเลอร์และเพื่อนร่วมงานให้เหตุผลว่าคลื่นสมองสองประเภท ได้แก่ เบต้าและแกมมา ทำงานร่วมกันเพื่อเลือกข้อมูลที่กำหนดให้เป็นหน่วยความจำที่ใช้งานได้ คลื่นแกมมาที่วนรอบ 30 ถึง 80 ครั้งต่อวินาที (30 ถึง 80 เฮิรตซ์) ช่วยประสานข้อมูลที่ส่งเข้ามาจากประสาทสัมผัสของเรา — สิ่งที่เรารู้สึก เห็น และได้กลิ่น ในทางตรงกันข้าม คลื่นเบต้า 12 ถึง 30 Hz ที่ช้ากว่านั้นเป็นข้อความที่ช่วยให้เราทำงานต่อไปได้โดยการนำสมองไปสู่สัญญาณทางประสาทสัมผัสที่ควรค่าแก่การเอาใจใส่
การสั่นของสมองทั้งสองประเภทนี้มีส่วนร่วมในกระดานหก : เมื่อคลื่นเบต้ารุนแรง คล้ายกับการระเบิดสเตอริโอ คลื่นแกมมาจะอ่อน ราวกับว่าลดระดับเสียงลง และในทางกลับกัน มิลเลอร์และเพื่อนร่วมงานเห็นการกระทำแบบผลักและดึงในสมองของลิงที่มีอิเล็กโทรดที่ฝังไว้ในขณะที่สัตว์เหล่านี้เสร็จสิ้นภารกิจด้านความจำที่ยุ่งยากซึ่งต้องการให้ลิงเก็บข้อมูลหลายชิ้นไว้ในใจในเวลาเดียวกัน ผลลัพธ์ถูกอธิบายในวันที่ 26 มกราคมในNature Communications “ในจุดการตัดสินใจที่ซับซ้อนเหล่านี้ คุณจะเห็นว่าเบต้าและแกมมาเต้นที่ซับซ้อนในแบบที่คุณคาดหวังได้หากพวกมันควบคุมความจำในการทำงาน” มิลเลอร์กล่าว
นักวิจัยยังพบว่าคลื่นทั้งสองประเภทนี้ถูกสร้างขึ้นในส่วนต่างๆ ของสมอง โดยให้ข้อมูลเชิงพื้นที่ว่าสมองโฟกัสตัวเองอย่างไร ข้อมูลทางประสาทสัมผัสซึ่งจัดโดยคลื่นแกมมา เผยให้เห็นชั้นผิวเผินๆ ของสมอง การทดลองกับลิงแสดงให้เห็น แต่คลื่นที่ช้ากว่าและมุ่งเป้าหมายมากกว่า ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างคลื่นอัลฟาและเบตา นั้นลึกลงไปในสมอง และคลื่นที่ช้ากว่าและลึกกว่านั้น จริงๆ แล้วสามารถลดความแรงของคลื่นแกมมาที่กระเพื่อมไปตามสมองชั้นนอกได้ คลื่นลึกกำลังเลือกข้อมูลทางประสาทสัมผัสที่จะให้ความสนใจ นักวิจัยเสนอในการดำเนินการ 30 มกราคมของNational Academy of Sciences
กระดาษแผ่นที่สามในเซลล์ประสาท 7 ก.พ. แสดงปฏิกิริยาที่คล้ายคลึงกันระหว่างคลื่นแกมมาและคลื่นเบตา ในขณะที่ลิงจับคู่รูปแบบของจุดบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ รูปแบบบางรูปแบบแตกต่างกันอย่างชัดเจน แต่ยังอยู่ในประเภทเดียวกัน งานง่าย ๆ คล้ายกับรู้ว่าทั้งสุนัขและแมวเป็นสัตว์ประเภทหนึ่ง ในบางครั้ง รูปแบบต่างๆ นั้นยากต่อการจำแนกและต้องใช้การทำงานทางจิตที่ซับซ้อนมากขึ้น คล้ายกับรู้ว่ารถไฟและจักรยานเป็นพาหนะทั้งสองประเภท คลื่นแกมมาปรากฏขึ้นเมื่อลิงกำลังทำให้งงในกลุ่มที่ง่าย แต่เมื่อต้องมีการจัดหมวดหมู่ในระดับที่สูงขึ้น คลื่นเบต้าก็เริ่มหมุน
