Гамма-ритмы (> 30 Гц) имеют низкую энергию и поэтому трудны для записи. Действительно, для удаления 50 (60) Гц артефактов наводки электросети необходимы специальные так называемые режекторные фильтры. Режекторные фильтры должны быть очень точны, чтобы позволить анализ в гамма-частотах ЭЭГ, а не в частотах сетевой наводки в 50 (60) Гц. Гамма-колебания могут быть проанализированы при записи ЭЭГ в диапазоне выше 30 Гц, в случае если будут использованы упомянутые ранее режекторные фильтры 50 (60) Гц.
Временная связь
В экспериментах на животных было сделано предположение, что синхронизация между нейронными элементами в частоте 40 Гц может быть специальным механизмом нейронной кооперации, который назван временной связью. Эта временная координация в режиме пульсаций пространственно распределенных нейронов, кодирующих различные особенности одного и того же образа, необходима, чтобы интегрировать вместе представление об этих различных особенностях в определенный объект перцепции. Большая часть работ в этой области была сделана в Max-Planck-Institute for Brain Research во Франкфурте (Германия), в группе, возглавляемой Вольфом Зингером (Vvblf Singer). Недавно было сделано предположение, что нейронная синхронизация также может играть важную роль в процессе сознательной обработки информации (см., например, Engel, Singer, 2001).
Регистрация скальповой ЭЭГ неизменно обнаруживает существование синхронизированной колебательной активности в гамма-диапазоне, когда люди воспринимают целостный зрительный образ. Эго было продемонстрировано Tallon-Baudry и Bertrand в 1999. В этом исследовании авторы предъявляли субъектам квазислучайные пунктирные изображения. Первоначально субъекты воспринимали такие стимулы как бессмысленные капли. Однако когда испытуемых обучили находить изображение собаки-далматинца, которое было скрыто на картинах, предъявляемые зрительные стимулы стали для испытуемых значащими и вызвали появление гамма-активности в затылочных зонах коры на 280 мс после предъявления стимула. Вероятная интерпретация этих результатов заключается в том, что объекты, вызывающие восприятие целостного зрительного образа, активируют зрительные области, которые синхронизируются в гамма-диапазоне.
Интракраниальная регистрация со вживленных электродов, сделанная теми же самыми авторами (2005), показала, что вызванная гамма-синхронизация может быть обнаружена в латеральной затылочной и затылочно-височной (веретенообразной извилине) зонах коре. Эти области неизменно демонстрировали большие гамма-колебания при кодировании визуального стимула, в то время как другие экстрастриарные области оставались систематически молчащими. Одновременно с wavelet-анализом вызванной ЭЭГ авторы также вычислили вызванные потенциалы (ERPs). Они показали, что вызванная гамма-активность и ВП — различные сущности, т.н. они могут присутствовать или отсутствовать в различных интракраниальных областях независимо друг от друга.
В имеющихся у нас интракраниальных записях электрической активности мозга локальных полевых потенциалов у пациентов с эпилепсией значительная гамма-синхронизация наблюдалась в поле Бродманна 41 — первичной слуховой коре — в ответ на новые стимулы в слуховой oddball-парадигме. Это продемонстрировано на рис. 1 с помощью усредненных wavelet-трансформаций ответов локальных потенциалов поля. Как видим, только новые стимулы независимо от того, было ли состояние выполнения задачи пассивным (пациент только смотрел телевизор, в то время как предъявлялись слуховые стимулы) или активным (пациент должен был нажать кнопку в ответ на девиантные стимулы и игнорировать девиантные и новые стимулы, когда они предъявляются вместе), выявляют сильное (приблизительно 100 %) увеличение интракраниальной мощности ЭЭГ в пределах диапазона частот от 40 до 55 Гц и латентностью 120-250 мс. Функциональное значение этого ответа не ясно. Robert Knight нашел подобные ответы в интракраниальных исследованиях и связал этот тип гамма-синхронизации с кодированием существенных признаков слуховых стимулов.
У пациента с эпилепсией, которому для диагностических целей и лечения были имплантированы электроды, проводилась регистрация локальных потенциалов в различных областях левой латеральной височной коры (области 41,22) и структурах левой средневисочной области (гиппокамп, миндалина). Самая сильная синхронизация гамма-активности в первичной слуховой коре обнаруживалась в ответ на новые стимулы. Обратите внимание на то, что параметры локального потенциала, ВП и вейвлет-разложения не различаются между пассивным и активным состояниями, указывая, что обработка информации в первичной слуховой коре является независимой от внимания. Стимулы продолжительностью 100 мс включались в момент времени, обозначенный как 0 мс. Обозначения: st — стандартный стмимул, dev — девиантный стимул, nov — новый стимул.