Миллиарды нейронов срабатывают синхронно, и электроды на коже головы ловят это как волны. От частоты волн зависит, спите вы, мечтаете или решаете задачу. Нажмите на любой канал записи, чтобы разобрать ритм.
окно записи: 2 с · схематичные сигналычем выше частота, тем меньше амплитуда
0,5 Гц481330100 Гц
Лаборатория
Покрутите частоту
Двигайте ползунок и смотрите, в какой ритм попадает частота. В наушниках можно послушать бинауральный ритм: в левое ухо идёт 200 Гц, в правое чуть выше, и мозг слышит «биение» на разнице.
10 ГцАльфаспокойное бодрствование
Это демонстрация, а не лечение. Исследования бинауральных ритмов дают противоречивые результаты: эффект на внимание и тревогу, если есть, небольшой. Начинайте с тихой громкости.
Микшер · сравнение с реальной ночью
Соберите ЭЭГ сами
Настоящая ЭЭГ — это смесь всех ритмов сразу. Двигайте ползунки и смотрите, как меняется сигнал. Сайт сравнит вашу смесь с тем, как ритмы распределялись в каждой стадии реальной ночной записи.
Как в записи:
Больше всего похоже на—
Положение 50 означает средний уровень ритма за всю ночь. Сайт смотрит, какие ритмы вы сделали сильнее или слабее среднего, и сравнивает с тем же в каждой стадии. Альфа взята с затылочного электрода, остальные ритмы с лобного. Гаммы в записи нет: прибор писал до 50 Гц, поэтому на сравнение она не влияет.
24 часа
Какой ритм ведёт в течение дня
Все пять ритмов звучат одновременно всегда. Меняется только то, какой громче. Вот типичный день человека, который спит с 23:00 до 7:00. Настоящую ночную запись смотрите в разделе «Наука».
00040812162024
Без мистики
Что стоит знать честно
«Включить» ритм нельзя кнопкой
Можно сместить баланс: закрытые глаза усиливают альфу за секунды, сложная задача поднимает бету. Это следствие состояния, а не рычаг.
Хорошего и плохого ритма нет
Бета нужна для работы, но избыток высокой беты связан с тревогой. Тета у взрослого днём может означать усталость. Важен баланс под задачу.
Гамма 40 Гц и Альцгеймер
На мышах мерцание света и звука 40 Гц снижало амилоидные бляшки. У людей идут клинические испытания, выводов пока нет.
Рабочие инструменты скучные
Сон, движение, дыхание, медитация и интересная задача меняют ритмы надёжнее любых треков и гаджетов.
Где рождаются ритмы
Внутри мозга
У каждого ритма есть свои «места». Модель показывает, где их находили учёные и как они ведут себя. Крутите мозг пальцем или мышью, переключайте ритмы.
Международная система 10–20 (1958): электроды ставят на расстоянии 10% и 20% от линий между переносицей, затылочным бугром и ушами. Красным выделены пары, с которых снята ночная запись в разделе «Наука»: Fpz-Cz (лоб — макушка) и Pz-Oz (темя — затылок). Прибор пишет разницу потенциалов между двумя точками.
Дельта · 0,5–4 Гцзамедлено
перетащите, чтобы повернуть
Масштаб
Что на самом деле видит ЭЭГ
Один электрод слышит миллионы нейронов
Сигнал на коже головы появляется, только когда синхронно работают десятки тысяч нейронов коры, примерно сантиметр квадратный и больше. Отдельную клетку ЭЭГ не видит.
Микровольты сквозь кость
Типичная амплитуда ЭЭГ от 10 до 100 мкВ. Это в миллион раз меньше напряжения в батарейке. Череп и кожа размывают сигнал.
Глубину приходится додумывать
Тету гиппокампа записывают электродами внутри мозга: у крыс и у людей с эпилепсией перед операцией. С поверхности её почти не видно.
Данные · статьи · модели
Наука о ритмах
Семь историй о том, как учёные узнали то, что написано в других разделах. У каждого графика есть пометка, откуда данные.
Реальная записьЦифры из статьиМодель явления
150 лет за минуту
Как открывали ритмы мозга
Сон · 1
Одна ночь одного человека
Реальная запись
Это настоящая ЭЭГ: 7 часов ночной записи женщины 33 лет (из них около 5,5 часа сна), электрод на лбу (Fpz-Cz), 100 измерений в секунду. Сверху стадии сна, которые расставил врач по 30-секундным отрезкам. Ниже спектрограмма: чем ярче, тем сильнее частота. Видно, как сон идёт циклами. В первой половине ночи внизу ярко разгорается дельта, а под утро глубокого сна всё меньше.
Наведите или проведите пальцем по графику
Послушайте эту ночь
Сигнал проигрывается в сотни раз быстрее, поэтому волны мозга становятся звуком. Глубокий сон звучит низким гулом, лёгкий сон с веретёнами посвистывает, бодрствование шуршит. Лучше в наушниках, начните с тихой громкости.
Циферблат: время ночи по кругу, как на часах. Внутреннее кольцо — стадии (чем ближе к центру, тем глубже сон), внешнее — доли ритмов. Цифрами отмечены циклы сна, каждый заканчивается эпизодом быстрого сна.
8 секунд каждой стадии
Данные: Sleep-EDF Expanded, запись SC4001, PhysioNet; Kemp et al., 2000, IEEE Trans Biomed Eng. Циклы сна описали Dement & Kleitman, 1957, EEG Clin Neurophysiol. Стадии 3 и 4 объединены в N3 по современным правилам.
Сон · 2
Как гаснет альфа, когда мы засыпаем
Реальная запись
Та же ночь, но электрод над затылком (Pz-Oz). Человек лежит с закрытыми глазами и ещё не спит: альфа сильная. В момент засыпания она проваливается, и её место занимает тета. Именно этот ритм Ганс Бергер увидел первым и назвал альфой.
Доля альфы и теты, первые 75 минут
альфа 8–13 Гцтета 4–8 Гц
Альфа перед сном, 8 секунд
Видны «веретёна» волн около 10 в секунду. Если человек откроет глаза, они почти исчезнут: это эффект Бергера.
Данные: Sleep-EDF SC4001, канал Pz-Oz. Открытие альфа-ритма: Berger, 1929, Archiv für Psychiatrie.
Сон · 3
Промывается ли мозг во сне?
Цифры из статьи
В 2013 году группа Майкен Недергаард измерила у мышей пространство между клетками мозга. Во сне оно расширялось примерно на 60%, жидкость текла свободнее и уносила продукты обмена. Бета-амилоид, белок, связанный с болезнью Альцгеймера, выводился во сне примерно вдвое быстрее.
Схема: клетки сжимаются, просветы между ними растут.
Межклеточное пространство, доля объёма
Бодрствование
~14%
Сон
~23%
+60%объём межклеточного пространства во сне
×2скорость выведения бета-амилоида
Это мыши. У людей похожий механизм изучают с помощью МРТ, и точные цифры там другие.
Спор учёных
В 2024 году группа Николаса Франкса и Уильяма Висдена измерила выведение красителя из мозга мышей напрямую. У спящих мышей он выводился примерно на 30% медленнее, чем у бодрствующих, под наркозом примерно на 50%. Это прямо противоречит выводу 2013 года. Сторонники гипотезы считают, что дело в методе. Пока вопрос открыт, а то, что сон нужен для памяти и внимания, не оспаривает никто.
Xie et al., 2013, «Sleep drives metabolite clearance from the adult brain», Science 342:373. Опровержение: Miao et al., 2024, «Brain clearance is reduced during sleep and anesthesia», Nat Neurosci 27:1046.
Сон · 4
Щелчок в такт медленной волне усиливает память
Цифры из статьи
Вечером 11 добровольцев учили 120 пар слов. Ночью компьютер следил за ЭЭГ и, поймав дно медленной волны, через полсекунды подавал тихий щелчок розового шума, ровно на её гребне. Волны становились выше, а утром люди вспоминали больше слов, чем после ночи без щелчков.
Когда звучит щелчок
Гребень волны: нейроны коры активны. Щелчок попадает на подъём. Тот же звук невпопад эффекта не давал.
Прирост запомненных пар за ночь
Без щелчков
13,0
Со щелчками
22,2
11участников, каждый в обоих условиях
+9%амплитуда медленных волн
50 мсдлина щелчка, 55 дБ
Ngo et al., 2013, «Auditory closed-loop stimulation of the sleep slow oscillation enhances memory», Neuron 78:545.
Медитация · 5
Гамма у монахов с 10 000 часов практики
Цифры из статьи
Ричард Дэвидсон и Антуан Лутц записали ЭЭГ у тибетских монахов во время медитации безусловного сострадания и сравнили со студентами, которых неделю учили той же практике. У монахов гамма была выше уже в покое, а во время медитации поднялась так, как раньше у здоровых людей не регистрировали.
8опытных практиков
10–50 тыс.часов медитации за 15–40 лет
10новичков, неделя тренировки
25–42 Гцгамма-диапазон в статье
Отношение гаммы к медленным ритмам
Покой
Медитация
Новички
исходный уровень
почти без изменений
Монахи
выше, чем у новичков
резкий рост
Уровни показаны качественно, без точных значений. Ограничение исследования: монахи были старше студентов, и группы отличались не только опытом.
Lutz et al., 2004, «Long-term meditators self-induce high-amplitude gamma synchrony during mental practice», PNAS 101:16369. Обзор медитации и ЭЭГ: Cahn & Polich, 2006, Psychol Bull.
Память · 6
Нейроны места стреляют в ритм теты
Модель явления
Джон О’Киф нашёл в гиппокампе крыс нейроны, которые включаются только в определённом месте комнаты, и получил за это Нобелевскую премию 2014 года. Позже он заметил: пока крыса пробегает «своё» место, нейрон стреляет на всё более ранней фазе каждой тета-волны. Так время кодируется ритмом.
тета ≈ 8 Гц у крысыимпульс нейрона места
Анимация замедлена в 4 раза и построена по описанию явления, а не по записи.
O’Keefe & Recce, 1993, «Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm», Hippocampus 3:317.
Память · 7
Чем больше держишь в уме, тем сильнее лобная тета
Модель явления
Участникам показывали 1, 3, 5 или 7 цифр и просили удержать их 3 секунды. Магнитоэнцефалограф фиксировал над лобной корой ритм 7–8,5 Гц (на границе теты и альфы), и его мощность росла с каждой добавленной цифрой. Попробуйте сами: выберите нагрузку.
Амплитуда на схеме условная. В статье 10 участников, рост тета-мощности с нагрузкой был систематическим.
Jensen & Tesche, 2002, «Frontal theta activity in humans increases with memory load in a working memory task», Eur J Neurosci 15:1395.
Таймер дыхания и медитации
Практика
Выберите, какой ритм хотите поддержать, и время. Круг подскажет, когда вдыхать и выдыхать. Каждая техника опирается на исследования, ссылки под таймером.
Готовонажмите старт
Время
Если кружится голова, вернитесь к обычному дыханию. Задержки дыхания не рекомендуют при беременности и болезнях сердца и лёгких без совета врача.
От первого дня до 90 лет
Ритмы и возраст
Мозг младенца звучит медленно, к десяти годам главный ритм ускоряется до взрослой альфы, а с возрастом снова замедляется. Сон тоже меняется: глубокого сна становится меньше каждое десятилетие. Двигайте возраст и смотрите, что происходит.
30 летвзрослый
Главный ритм над затылком
≈10 Гцальфа взрослого
Окно 2 секунды, частота в реальном масштабе.
Сон в этом возрасте
Созревание
Как ускоряется главный ритм
Клинические нормы
Точки — клинические нормы ЭЭГ детей: 3–4 Гц в 2–3 месяца, 6 Гц в год, 8 Гц в 3 года, 9 Гц в 8 лет, 10 Гц к 10 годам. После молодости частота альфы медленно снижается, и кривая становится похожа на перевёрнутую букву U. Насколько сильно она падает, в разных исследованиях по-разному, поэтому эта часть показана пунктиром.
Быстрый сон остаётся примерно постоянным до 60 лет. С возрастом мозгу всё труднее порождать медленные волны, а значит, хуже закрепляется память во сне.
Кроме ритмов в ЭЭГ есть фон: чем выше частота, тем слабее сигнал. На логарифмическом графике это почти прямая линия. Брэдли Войтек показал, что у пожилых она более пологая. Это значит, что нейроны срабатывают менее согласованно, и в сигнале больше «шума».
11 и 13молодых и пожилых участников
r 0,57 → 0,36связь возраста и рабочей памяти, если учесть шум
Шум статистически объяснил заметную часть ухудшения рабочей памяти с возрастом. Наклон спектра на рисунке схематичный.
Voytek et al., 2015, «Age-related changes in 1/f neural electrophysiological noise», J Neurosci 35:13257
Профилактика деменции · исследования
Как замедлить старение мозга
Старение не отменить, но на его скорость можно влиять. Здесь только то, что проверяли на тысячах людей. Пометка у каждого блока показывает силу доказательств: испытание с контрольной группой или наблюдение.
Испытание (РКИ)НаблюдениеОбзор
Главная карта рисков
45% случаев деменции связаны с 14 факторами, на которые можно влиять
Обзор
Комиссия журнала Lancet подсчитала, какая доля случаев деменции в мире связана с каждым фактором. Если бы все 14 исчезли, теоретически можно было бы избежать почти половины случаев.
Это доли на уровне населения, а не личный риск. Факторы связаны между собой, поэтому складывать их для одного человека нельзя.
Livingston et al., 2024, «Dementia prevention, intervention, and care: 2024 report of the Lancet standing Commission», Lancet 404:572
Что проверено
Пять испытаний, которые стоит знать
Ходьба увеличивает гиппокамп
РКИ
Объём гиппокампа за год
Ходьба
+2,0%
Растяжка
−1,4%
Длина полос показывает величину изменения, а не его знак.
120 пожилых людей год ходили быстрым шагом 3 раза в неделю по 40 минут. Гиппокамп, центр памяти, у них вырос на 2%. Это примерно отыграло 1–2 года возрастной потери. В группе растяжки гиппокамп продолжал уменьшаться. Пространственная память улучшилась в обеих группах, но у ходивших прирост объёма был связан с лучшей памятью.
Всё сразу работает лучше: финское испытание FINGER
РКИ
Насколько больше улучшилось мышление, чем в контроле
Общий балл
+25%
Управляющие функции
+83%
Скорость обработки
+150%
Память
н/з
1190 человек 60–77 лет с повышенным риском деменции два года одновременно меняли питание, тренировались (кардио и силовые), занимались когнитивными упражнениями и контролировали давление, сахар и холестерин. По сравнению с группой, получавшей только советы, мышление улучшилось сильнее. На память эффект оказался незначимым («н/з»).
Давление ниже 120: −19% риска когнитивных нарушений
В испытании SPRINT MIND людей старше 50 лечили до верхнего давления около 120 вместо 140. За 5 лет умеренные когнитивные нарушения развивались на 19% реже. По деменции разница не достигла значимости.
Слуховой аппарат: −48% скорости спада, но не у всех
977 человек 70–84 лет со сниженным слухом три года. В целом эффекта не нашли. У тех, у кого было больше факторов риска, мышление ухудшалось на 48% медленнее.
Сон 6 часов и меньше в 50–60 лет: риск выше примерно на 30%
Почти 8000 британцев наблюдали 25 лет. У тех, кто стабильно спал мало в среднем возрасте, деменция встречалась чаще. Это связь, а не доказанная причина.
604 человека старше 65 три года. Мышление улучшилось и на диете MIND, и в контрольной группе с тем же лёгким снижением калорий. Разницы между ними не нашли. Значит, дело скорее в общем здоровом питании, а не в особом списке продуктов.
Это обзор исследований, а не медицинский совет. Давление, холестерин, слух и зрение стоит проверять у врача.
Память · внимание · ясность
Как улучшить работу мозга
Не «прокачка» добавками, а то, что в экспериментах заметно меняло результат уже сегодня или за несколько недель.
Сон · 1
6 часов сна две недели — как ночь без сна, и вы этого не замечаете
РКИ
48взрослых 21–38 лет в лаборатории
14 днейпо 4, 6 или 8 часов в постели
1 и 2 ночибез сна — столько же провалов внимания у групп 6 и 4 часов
Внимание и рабочая память у группы 6 часов падали день за днём. А по ощущениям сонливость почти не росла после первых дней. Люди привыкали к ощущению, но не к последствиям. Только группа 8 часов держалась ровно.
Студенты учили текст тремя способами: прочитать 4 раза (ЧЧЧЧ), прочитать 3 раза и раз вспомнить (ЧЧЧВ), прочитать раз и трижды вспомнить по памяти (ЧВВВ). Переключите, когда проверять.
Ирония эксперимента: те, кто перечитывал, были увереннее всех, что запомнят (4,8 из 7 против 4,0), и вспомнили меньше всех через неделю.
Цифр, которые человек может удержать и повторить в обратном порядке. До прогулки в среднем 7,9.
38 студентов гуляли по 50–55 минут: один раз по дендрарию, через неделю по центру города, или наоборот. После парка внимание улучшалось заметно, после города почти нет. Настроение тоже улучшалось после парка, но прирост внимания с ним не был связан.
Пилоты NASA в долгих рейсах получали 40 минут на отдых и в среднем спали 26. На последних часах полёта внимание и реакция у них были лучше, чем у пилотов без отдыха. Днём обычно советуют 10–20 минут: после долгого сна можно проснуться разбитым.
Улучшает бдительность и скорость реакции, особенно когда вы не выспались. Сложное мышление усиливает слабее. Поздний кофе ухудшает сон и съедает выигрыш на следующий день.
Те, кто постоянно держит открытыми много медиа, хуже отфильтровывали лишнее и медленнее переключались. Повторные исследования дают смешанные результаты, но выключенные уведомления вреда точно не принесут.