Rytm theta to regularna oscylacja aktywności elektrycznej mózgu o częstotliwości mniej więcej 4–8 Hz (u gryzoni zwykle 6–10 Hz). Najwyraźniej widać go w hipokampie – strukturze leżącej w przyśrodkowej części płata skroniowego, kluczowej dla pamięci i orientacji w przestrzeni. Badania nad tym rytmem trwają od lat 50. XX wieku i wciąż przynoszą nowe odkrycia o tym, jak mózg zapisuje doświadczenia.
Fale mózgowe w pigułce
Gdy duże grupy neuronów pobudzają się w podobnym rytmie, ich aktywność sumuje się i można ją zarejestrować elektrodami jako falę. Fale opisuje się przede wszystkim częstotliwością:
| Pasmo | Częstotliwość | Kiedy dominuje |
|---|---|---|
| delta | ok. 0,5–4 Hz | sen głęboki |
| theta | ok. 4–8 Hz | hipokamp w czasie ruchu, eksploracji i snu REM; u ludzi m.in. przy zadaniach pamięciowych |
| alfa | ok. 8–13 Hz | spokojne czuwanie z zamkniętymi oczami |
| beta | ok. 13–30 Hz | aktywne myślenie, koncentracja |
| gamma | powyżej 30 Hz | przetwarzanie i łączenie informacji |
Granice pasm są umowne i w różnych pracach przesuwają się o 1–2 Hz.
Jak powstaje rytm theta
Przez długi czas za „rozrusznik” rytmu theta uważano przegrodę przyśrodkową (medial septum) – grupę neuronów w przodomózgowiu, które rytmicznie pobudzają i hamują komórki hipokampa. Neurony cholinergiczne i GABA-ergiczne przegrody działają jak metronom, a interneurony hipokampa synchronizują w tym tempie aktywność tysięcy komórek piramidowych. Dziś wiadomo, że w generowaniu rytmu uczestniczy także sam hipokamp oraz kora śródwęchowa, a rytm theta to efekt współpracy kilku obwodów, a nie jednego źródła.
Theta a ruch i eksploracja
U szczurów rytm theta pojawia się, gdy zwierzę chodzi, węszy, wspina się i bada otoczenie, a zanika, gdy je, myje się lub odpoczywa. Jego częstotliwość rośnie wraz z prędkością biegu. Ta obserwacja połączyła rytm theta z nawigacją przestrzenną. W hipokampie działają komórki miejsca (place cells) – neurony, które pobudzają się, gdy zwierzę znajduje się w określonym punkcie przestrzeni. Za ich odkrycie, wraz z komórkami siatki w korze śródwęchowej, przyznano w 2014 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.
Precesja fazy – zegar w mózgu
Jednym z najciekawszych zjawisk jest precesja fazy theta. Gdy zwierzę wchodzi w pole danej komórki miejsca, komórka strzela w późnej fazie każdej fali theta, a w miarę przechodzenia przez to pole – coraz wcześniej. Dzięki temu w jednym cyklu theta ułożona jest krótka „sekwencja” miejsc: tych, które zwierzę już minęło, obecnego i tych, które ma przed sobą. Mózg kompresuje więc trasę do ułamka sekundy, co sprzyja zapamiętywaniu kolejności zdarzeń.
Pamięć i plastyczność synaps
Rytm theta tworzy dogodne okna czasowe dla długotrwałego wzmocnienia synaptycznego (LTP) – procesu, w którym połączenia między neuronami stają się trwale silniejsze. Bodźce podawane w rytmie theta wywołują LTP szczególnie skutecznie, dlatego w badaniach laboratoryjnych często stosuje się stymulację „theta-burst”. Fale gamma „zagnieżdżone” w falach theta (sprzężenie theta–gamma) uważa się za jeden z mechanizmów, dzięki którym mózg przechowuje kilka informacji naraz w pamięci roboczej.
Theta w czasie snu
W fazie REM hipokamp ponownie wchodzi w wyraźny rytm theta, choć ciało jest nieruchome. Badacze łączą to z porządkowaniem i utrwalaniem wspomnień. W fazie snu wolnofalowego hipokamp pracuje zupełnie inaczej – generuje krótkie wyładowania zwane falami ostrymi (sharp-wave ripples), w których odtwarzane są sekwencje komórek miejsca z czuwania.
Rytm theta u ludzi
U ludzi rytm theta trudniej zbadać, bo hipokamp leży głęboko, a zapis EEG z powierzchni głowy go nie obejmuje. Najwięcej danych pochodzi z elektrod wszczepianych pacjentom z padaczką przed operacją. Pokazują one oscylacje theta w hipokampie podczas wirtualnej nawigacji i zapamiętywania, choć są krótsze i mniej regularne niż u gryzoni, a część z nich ma niższą częstotliwość (ok. 1–4 Hz). Zaburzenia rytmu theta opisywano m.in. w chorobie Alzheimera i padaczce skroniowej.
Najczęstsze pytania
Czy można „wytrenować” fale theta?
Istnieją treningi neurofeedbacku i aplikacje obiecujące wzmacnianie fal theta, ale dowody na ich skuteczność w poprawie pamięci są ograniczone. Zapis EEG z powierzchni głowy nie odzwierciedla bezpośrednio rytmu hipokampa.
Czy rytm theta oznacza senność?
W korowym EEG fale theta nasilają się przy zasypianiu i u dzieci, ale hipokampalny rytm theta jest czymś innym – towarzyszy aktywnej eksploracji i snowi REM, a więc stanom dużej aktywności hipokampa.
Gdzie dokładnie leży hipokamp?
W płacie skroniowym, po obu stronach mózgu, w ścianie rogu dolnego komory bocznej. Nazwa pochodzi od kształtu przypominającego konika morskiego (łac. hippocampus).
Źródło i dalsza lektura: Theta wave – Wikipedia (j. angielski).
Przeczytaj też
Zdjęcie wyróżniające: Czepek z elektrodami do zapisu EEG. Fot. Chris Hope, Wikimedia Commons, CC BY 2.0.
Czy ten tekst pomógł Ci zrozumieć temat? Oceń go:
Ten tekst nie ma jeszcze ocen – możesz być pierwszy.
Tekst został utworzony przy pomocy sztucznej inteligencji (modeli językowych).
