Termin
EEG
Sygnał elektryczny · Rozdzielczość pomiaru
Opis
EEG, czyli elektroencefalografia (ang. electroencephalography), to zapis zmian napięcia elektrodami położonymi na skórze głowy. Zapis z jednej elektrody to wygładzony w czasie i przestrzeni potencjał pola elektrycznego (ang. local field potential) zebrany z obszaru kory o powierzchni 10 cm² albo większej (Buzsáki, Anastassiou i Koch 2012). To rzut aktywności sieci na jedną wielkość fizyczną, napięcie, a skaner rezonansu magnetycznego (ang. magnetic resonance imaging, MRI) rzutuje tę samą aktywność na inną.
Najwięcej do tego zapisu wnoszą przepływy jonów przez błonę w synapsach, przede wszystkim te, z których powstają pobudzające i hamujące potencjały postsynaptyczne (ang. postsynaptic potentials) (Buzsáki, Anastassiou i Koch 2012). To potencjały stopniowane w dendrytach neuronu, który odbiera przekaźnik z synapsy chemicznej. Jak piszą Buzsáki, Anastassiou i Koch, komórki piramidowe (ang. pyramidal cells), główne neurony kory, wnoszą do pola elektrycznego dużo, a ich dendryty szczytowe (ang. apical dendrites) leżą w korze równolegle do siebie. Taki układ sprzyja sumowaniu się zsynchronizowanej aktywności ogromnej liczby komórek, dlatego potencjał pola jest największy właśnie w korze.
Tkanki między korą a elektrodą zniekształcają i osłabiają zapis, więc w większości warunków mówi on niewiele o potencjałach czynnościowych pojedynczych neuronów (Buzsáki, Anastassiou i Koch 2012). EEG śledzi za to przebieg napięcia w czasie. Potencjał gotowości (ang. readiness potential), powolne ujemne narastanie napięcia przed ruchem wykonanym z własnej woli, zaczyna się około 2 s przed ruchem, a około 400 ms przed nim stromieje (Shibasaki i Hallett 2006). Benjamin Libet porównał go z chwilą, którą osoby badane wskazywały po ruchu na tarczy przypominającej zegar jako moment chęci ruchu: u pięciu osób, w seriach bez planowania zawczasu, początek głównego narastania wyprzedzał tę chwilę średnio o około 350 ms (Libet i in. 1983). Wyniki tego eksperymentu w zachowaniu i w EEG odtworzyli później Aaron Schurger i współpracownicy, ale narastanie, zwykle czytane jako ostatni etap planowania ruchu, czyta inaczej: gdy nic nie ponagla do ruchu, spontaniczne wahania aktywności neuronalnej uśrednione względem chwili ruchu układają się w łagodną krzywą (Schurger, Sitt i Dehaene 2012).
Perrikaryal, streamerka z magisterium z psychologii, gra przez opaskę EEG firmy Emotiv. Każde polecenie ćwiczy w kilku ośmiosekundowych nagraniach jednego wyobrażenia, na przykład talerza wirującego na kiju, aż program nauczy się rozpoznawać jego wzorzec, a potem przypisuje ten wzorzec przyciskowi wirtualnego pada. W jednej grze wirujący talerz to unik jej postaci. W innej krzyżakiem pada steruje, wyobrażając sobie pchanie głazu, wirujący talerz, skaczącego konika polnego i złość, a widok w grze prowadzi oczami śledzonymi przez czujnik. Pierwszą grą, w którą grała poleceniami wyobraźni, był Minecraft, a później ścigała się nimi w Trackmanii (Dickinson 2024). Różne wyobrażenia to różne aktywności sieci, a program rozróżnia ich rzuty w EEG, ale przy złości zapis może nieść także napięcie mięśni twarzy: nawet słaby skurcz mięśnia czołowego albo skroniowego daje na całej skórze głowy zapis, który zasłania albo naśladuje rytmy EEG (Goncharova i in. 2003). Zwykły pad odczytuje ruch palca, a kontroler EEG rzut aktywności sieci na skórę głowy. Elektroda EEG odbiera tę samą wielkość fizyczną co elektroreceptory rekinka psiego: napięcie, które wytwarza pole elektryczne. Głodny rekinek celnie atakuje gładzicę także wtedy, gdy ryba przykryła się piaskiem, a pobudza go jej pole bioelektryczne (Kalmijn 1971); to pole należy do jego Umwelt.
Kiedy wyobrażasz sobie wirujący talerz, to wyobrażenie to aktywność Twoich sieci, a elektroda na skórze głowy zapisuje z niej sumę zsynchronizowanych potencjałów postsynaptycznych z co najmniej 10 cm² kory. Gdy ćwiczysz to samo wyobrażenie wiele razy, według Perrikaryal nawet setki prób, kształtują się Twoje Modele Mentalne talerza i polegasz na nich za każdym razem, więc wyobrażenie staje się prawdopodobnie na tyle powtarzalne, że program rozpoznaje jego rzut w EEG.
Sieć mózgowa
- SMNsieć czuciowo-ruchowa
- Ruszasz palcem z własnej woli: odcinek potencjału gotowości stromiejący od około 400 ms przed ruchem to aktywność przeciwległej pierwszorzędowej kory ruchowej i bocznej kory przedruchowej (Shibasaki i Hallett 2006).