oscillation怎么记忆

自从1924年德国人Hans Berger首次使用脑电图记录到人脑的生物电活动以来，经过将近100年的发展，脑电图已经在脑部疾病的临床诊断和神经科学的基础研究中广泛使用。尽管EEG因其空间分辨率的不足而被神经科学家们诟病，但时间分辨率上的优势使得其仍然是神经科学研究中的重要工具。

今天要探讨的话题是神经科学家从EEG信号中发现的由神经元群体同步发放所产生的、节律性变化的神经活动模式——神经振荡。

我们之前提到过，大脑中有多达860亿个神经元，在这样一个数量级庞大的复杂系统中，神经元之间如何沟通协作来传递和编码信息显得尤为重要。研究表明，神经元不是单打独斗的，而是在特定时间由特定神经元群体以特定的节律（rhythm）同步放电——即神经振荡——来实现特定的认知功能，这就使得神经振荡成为神经科学中联结single-neuron层面和behavior层面的重要研究阵地。

其实在英文中，rhythm一词不仅可以表达物理意义上的“节律”，也可以表达音乐的“韵律”和诗歌的“格律”。不难理解，这些含义在本质上是相通的，它们都包含了一种有序性、规律性、和谐性。我们会赞赏音乐的韵律优美、诗歌的格律优美，而神经元通过节律性的活动实现各种感官、运动和高级认知功能又何尝不是另一种和谐有序的美。当然，神经元在特殊情况下（如癫痫）也存在非正常的节律性活动，这自然不在我们今天所探讨的范围之内。

关于神经振荡的研究联系了来自数学、物理学、生物物理学、心理物理学、认知心理学、计算模型等各个领域的知识，这也正凸显了神经科学的交叉性质。我们需要数学来精确表达神经振荡的模式，需要物理学来描述神经振荡的频率、振幅、相位等属性，需要生物物理学来探讨单个神经元和神经网络的动力学，需要心理物理学来建立物理刺激和心理感知之间的关系，需要认知心理学来界定选择性注意、工作记忆等认知过程，需要计算模型来建立神经活动与行为之间的因果关系。

那么，为什么大脑选择了神经振荡作为信息传递和整合的方式？我们又能从神经振荡中发现什么？

大量研究证据表明，神经元的同步活动在协调神经网络的局部信息加工和不同脑区间的信息交互中起到重要作用。从神经生理机制上来看，局部神经元群体的同步发放意味着它们更有可能诱发神经通路下游神经元的动作电位，毕竟“众人拾柴火焰高”；节律性的神经活动也意味着不同时间窗口内（即节律周期内的特定相位）的神经兴奋性受到调节，这样不同脑区的神经元群体就可以通过相位锁定的神经振荡来实现精准的信息交互。从以上角度来看，神经振荡是大脑将分布式的神经活动转化为整合性的认知功能的重要方式。

根据频率的不同，大脑内神经振荡按照其波段可以划分为Delta波，Theta波，Alpha波，Beta波和Gamma波。

已有的研究表明，不同频率波段的神经振荡与不同的认知功能紧密相关。这里要展开讲的话就涉及很多很多研究了。限于篇幅，如果大家感兴趣的话可以自行搜索。

如果要从一个更加面向科普的角度来讲神经振荡，我想可能很多人日常生活中都听说过(事实上很大部分是伪科学的)“Alpha波音乐”。我们先来看这个典型伪科学的百度百科词条“α波音乐”：

首先开口第一句就是老伪科学了，我们知道人耳正常的听力频率范围在20-20000Hz之间，低于20Hz的都是次声波，人又怎么能听见8到14Hz的音乐？？？

好吧，我们先放过这一点。就算你想表达的是这种音乐可以让大脑产生更多Alpha波段的神经振荡，那很抱歉，研究表明听“Alpha波音乐”并不能比人在静息状态产生更多的Alpha波段神经振荡，并且在语言识别、空间转换、心算、警觉性和工作记忆等认知测试中并没有带来任何显著的效应。（虽然这篇发表在IEEE旗下会议的论文研究方法看起来也不是特别专业，anyway）容易判断的是，百度百科词条所说的“Alpha波音乐”帮助孕妇安胎顺产，促进婴幼儿智力发育，开发学生学习潜能等大都是伪科学。

等我定睛一看，这个百度百科词条唯一的reference来自一个叫做“学之源教育”的机构，这就激起了我的好奇心。好家伙，一看搜索结果，果然是我们认知中典型的专门征收智商税的教育机构：

那么说到这里，关于Alpha波音乐的这些“神奇功效”最初的灵感来源又是哪里呢？原来，正儿八经的研究表明，在清醒的放松状态时，在枕叶脑区会出现较为典型的Alpha波段神经振荡，而人们又经常将清醒的放松状态与高专注力、高记忆力等联系起来，于是有了“听能让人放松的音乐可以产生Alpha脑波，这种脑波可以提高专注力和记忆力”的伪科学论断。用知乎优秀答主“Filestorm”的话说，“为了提高记忆力去提升自己的alpha wave就像通过打伞来提高降水概率一样，把因果弄反了”。

最后我们从伪科学再回到关于神经科学的讨论上。还是来看几篇认知神经科学中关于神经振荡的研究洗洗眼睛吧。

The Journal of Neuroscience：在知觉判断任务中，基于时间预期的统计学习对任务表现的提高伴随着视觉刺激呈现前alpha波段神经振荡的减弱和刺激呈现时视觉诱发电位的增强。

The Journal of Neuroscience：基于时间预期的视觉工作记忆表现的提高与任务相关的大脑感觉区域alpha波段神经振荡的减弱有关。

Science：当被注意的刺激节律性地呈现时，初级视觉皮层的delta波段神经振荡会与跟刺激流的节律同步，这一神经机制与被试在实验任务中表现的提高相关。

Trends in cognitive sciences: alpha波段神经振荡与注意的两种基本功能有关：抑制和选择。alpha波段神经振荡反应了大脑中“语义指向”这一基本的认知加工过程。

Nature：杏仁核和海马体区域单个神经元放电活动与局部theta波段神经振荡的相位锁定可以预测人类在记忆任务中的表现。

本文参考文献：

Buzsáki, G., & Draguhn, A. . Neuronal oscillations in cortical networks.Science, 304(5679), 1926-1929.

Niedermeyer, E. . Alpha rhythms as physiological and abnormal phenomena.International Journal of Psychophysiology, 26(1-3), 31-49.

Palva, S., & Palva, J. M. . Functional roles of alpha-band phase synchronization in local and large-scale cortical networks.Frontiers in Psychology, 2, 204.