Отличные происхождения низких и высоких альфа-ритмов у человека, выявленные при одновременной регистрации ЭЭГ и стерео-ЭЭГ

Почему тихие ритмы мозга важны

Когда вы закрываете глаза и расслабляетесь, мозг не замирает — он тихо гудит мягкими электрическими ритмами, называемыми альфа-волнами. Анестезиологи также наблюдают сильную альфа-активность, когда людей усыпляют для операции. В этом исследовании поставлен на первый взгляд простой, но важный вопрос: одинаковы ли все эти альфа-волны, или разные типы альфа-ритмов отражают принципиально разные состояния мозга — от расслаблённого бодрствования до утраты сознания? Понимание ответа может помочь лучше контролировать анестезию, исследовать сознание и разрабатывать новые инструменты для здоровья мозга.

Два оттенка знакомой волны

Альфа-активность обычно рассматривают как одну полосу ритмов между 8 и 13 циклов в секунду. Авторы показывают, что в этом диапазоне скрываются два разных ритма. У бодрствующих людей с закрытыми глазами они обнаруживают «низкую альфу» (примерно 8–10 Гц), наиболее сильную в затылочной области, связанной с зрением. По мере увеличения дозы пропофола и углубления анестезии эта низкая альфа убывает. Одновременно появляется «высокая альфа» (примерно 10–13 Гц), усиливающаяся и распространяющаяся по мозгу, становящаяся особенно выраженной после утраты сознания.

Прослушивание изнутри и снаружи мозга

Чтобы выявить эти закономерности, команда воспользовалась редкой возможностью: у пациентов с эпилепсией уже были имплантированы тонкие глубинные электроды для клинического наблюдения. Пока этих пациентов вводили в общий наркоз для удаления электродов, исследователи одновременно регистрировали сигналы изнутри мозга (стерео-ЭЭГ) и с поверхности головы (обычная ЭЭГ). Такое одновременное прослушивание позволило им сопоставить, в каких областях какие альфа-ритмы доминируют, и проверить, отражают ли сигналы на поверхности действительно активность глубоко в мозге. Они обнаружили, что в состоянии спокойного бодрствования низкая альфа сосредоточена в затылке, тогда как при анестезии высокая альфа становится широко распространённой и более однородной по областям.

Отделение настоящих ритмов от фонового шума

Активность мозга в покое — это смесь истинных ритмических импульсов и более нерегулярных фоновых флуктуаций. Чтобы понять, какая часть меняется при анестезии, исследователи использовали математический подход, разделяющий каждый сигнал на «периодическую» компоненту (настоящие осцилляции, такие как альфа) и «апериодическую» компоненту (гладкий, похожий на шум фон). Они обнаружили, что драматический переход от низкой к высокой альфе при утрате сознания почти полностью объясняется изменениями в периодической компоненте. Фоновая часть оставалась удивительно стабильной. Это означает, что мозг активно перестраивает свои внутренние ритмы, а не просто меняет общий уровень активности при переходе от расслабленного состояния к анестетическому бессознанию.

Простая схема объяснения

Что могло бы вызвать низкую альфу в одном состоянии и высокую в другом? Авторы обратились к простой компьютерной модели локального мозгового контура, состоящего из двух участников: возбуждающих клеток, склонных активировать других, и тормозящих клеток, подавляющих активность. При небольшом усилении ингибиторного влияния — имитирующем действие препаратов вроде пропофола, усиливающих торможение — модель показала, что её альфа-подобный ритм ускоряется с более низкой частоты на более высокую, подобно сдвигу, наблюдаемому в реальных данных. Это указывает на то, что регулирование баланса возбуждения и торможения в локальных контурах может переключать мозг между различными альфа-режимами, связанными с бодрствованием и бессознательностью.

Что это значит для сна, операций и здоровья мозга

Для неспециалистов главное: не все альфа-волны одинаковы. Спокойная низкая альфа в затылке, скорее всего, отражает расслабленный, но бодрствующий мозг, который менее активно обрабатывает зрительную информацию. При анестезии же более быстрая и широкораспространённая высокая альфа может означать, что цепи мозга сильно удерживаются торможением и не способны поддерживать сознательный опыт. Признание этих разных альфа-подписей может помочь врачам лучше оценивать глубину анестезии, уточнять теории сознания и способствовать поиску новых маркеров мозговых состояний при таких заболеваниях, как деменция, депрессия или нарушения внимания. Короче говоря, привычная альфа-волна оказывается более тонким окном в меняющиеся состояния мозга, чем считалось ранее.

Цитирование: Wang, R., Jiang, S., Cai, Q. et al. Distinct origins of human low and high alpha rhythms revealed by simultaneous EEG-SEEG. Commun Biol 9, 503 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09769-7

Ключевые слова: альфа-волны мозга, анестезия, сознание, ЭЭГ, нейронные осцилляции