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腦電波記錄大腦活動時的電波變化

瀕死之時腦電波活躍，大腦或在回味人生

有些人在死亡邊緣走過一遭，日後回憶起自己的瀕死體驗，會說一生經曆的許多事情都在腦海中閃過，就像“跑馬燈”一樣。

一個人在死去之前到底會經曆怎樣的腦活動？幾個世紀以來，這一直是個謎。直到最近，終于有一支研究團隊，獲得了一位瀕死人類的連續腦電圖，并且從中觀察到奇特的景象。

科學家甚至猜測：在人即将離去時，他的大腦真的在回顧人生。

頻率最高的腦電波

取得垂死之人的腦活動數據，并不在研究者的計劃之中。

加拿大有一位87歲的老人，在跌倒之後被送進急診室。醫生發現他有顱内血腫，便為他實施了開顱手術，以去除血腫。手術之後，患者病情穩定了兩天，但随後出現一系列可被看作神經系統功能惡化的症狀。

因此，醫生決定用腦電圖持續監測他的病情，并從中确認了12次癫痫發作。但就在監測的過程中，患者突發心髒病去世。老人生前簽署過放棄急救同意書，所以在通向死亡的旅途中，他的腦電活動得到了更純粹的記錄。

經過患者家屬的允許，科學家們一共取得了連續900秒的腦電波數據。這些數據裡包含一次癫痫發作，在第200秒前後出現。第470秒，左腦的神經活動受到抑制；第694秒，左右腦的神經活動都受到抑制；第720秒，患者出現心髒驟停。

通常，當患者的心髒停跳持續超過30秒，他便可以被宣布死亡。于是，心髒驟停(第720秒)的前後各30秒，成了研究者們最關心的時間段。

科學家分析了那位老人的腦電波，并驚訝地發現：當左右腦的神經活動都被抑制(第694秒)之後，伽馬波沒有立即減弱，反而增強，直到心髒驟停後才回落。這個現象代表什麼呢？

我們頭腦裡的神經元，會依靠電信号相互傳遞信息，而這些信号産生的波形就是腦電波。人類的腦電波，可以按照頻率的高低分為五大類，用德爾塔、西塔、阿爾法、貝塔和伽馬這5個希臘字母命名。

其中，最慢的是德爾塔波，頻率在4赫茲以下，成年人隻有睡眠時才會出現這類腦波；最快的則是伽馬波，頻率在30—150赫茲，與一些高級的腦功能(如認知和記憶)密切相關。

通常，當人們精神高度集中，忙着處理信息的時候，大腦會制造出更多的伽馬波。伽馬波的強盛，意味着大腦正在努力工作。而如果人腦中的伽馬波水平長期偏低，注意力、記憶力和學習能力都有可能出現問題。

不過，這些用來執行高級任務的伽馬波，為什麼在生命的末尾被召喚出來？

可能在回憶人生

不同頻率的腦波，有時還會相互作用。一種高頻率腦波(小周期)，遇上另一種低頻率腦波(大周期)時，它振動的幅度可能會受到後者的影響。

不同頻率的腦波相互作用的現象，叫跨頻率耦合。現實中可能出現許多不同的跨頻率耦合方式，有些在調頻(FM)，有些在調幅(AM)，就像收音機。

從那位87歲老人的腦電圖中，科學家也觀察到了其他腦波與伽馬波的相互作用：既有阿爾法波與伽馬波的跨頻率耦合，也有西塔波與伽馬波的跨頻率耦合。其中，阿爾法波跟伽馬波的耦合十分突出。

在患者左腦神經活動受到抑制的時期(第470秒開始)，阿爾法波和窄頻帶伽馬波(30—60赫茲)的耦合最強；而在心跳驟停後(從第720秒開始)，阿爾法波和寬頻帶伽馬波(80—150赫茲)的耦合最強。

團隊說，已知在健康人類的認知過程和回憶過程中，都涉及到了阿爾法波和伽馬波的相互作用。這項研究的通訊作者、路易斯安那大學的阿傑馬爾·季默推測：“瀕死時期的大腦，也許就是依靠那些腦波來提取記憶，在短短數秒之間，最後一次回顧人生中重要的片段。”

當患者心髒驟停後，每一類腦波的功率都開始下降。但當科學家在五類腦波中做了橫向對比，就發現：與高級腦功能最相關的伽馬波，其功率的占比在心跳停止後依然在增加。

在2013年，有科學家在實驗室的可控條件下，觀察過瀕死大鼠的腦活動，并發現有類似的現象：在心髒驟停後的30秒之内，伽馬波出現了短時的激增，且與阿爾法波和西塔波都出現了緊密的耦合。

至于伽馬波為什麼會增加，研究者相信那是心髒停跳前的高碳酸血症和心髒停跳後的腦血流停止造成的。

結合新的研究成果，科學家們認為瀕死的大腦可能執行了一種生物過程，而這個過程或許随着生物演化的曆史長河，在不同物種之間保留了下來。

當然，這項新研究還有一些缺陷，比如它用到的人類腦電圖樣本隻有一個，且是來自神經系統嚴重受損的人類。一個人的瀕死腦電波未必典型，不一定能推廣到更多的人類身上。

另外，英國薩塞克斯大學的神經科學家阿尼爾·塞斯教授認為，隻靠伽馬波的增強，以及伽馬波與其他腦電波的相互作用，還無法判定那就是大腦在閃回人生的種種過往。那隻是一種可能。

但與此同時他也承認，這項研究成果“既感人又迷人”。畢竟，如果不是患者病情發展得出人意料，科學家們也很難獲得那份珍貴的腦電圖數據。從倫理上講，有計劃地收集垂死人類的腦活動，幾乎是不可能的。

(據《環球科學》)(作者 栗子)

來源： 科技日報

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