Mu-rytmi (μ-rytmi, rolandirytmi, sensorimotorinen rytmi, arkoidi (arceau) rytmi, kaareva (wicket) rytmi, kamparytmi, kaarirytmi) - aivojen rytmi - aivokuoren sensorimotorisen alueen biopotentiaalien jaksolliset vaihtelut taajuudella 8 - 13 Hz (useimmiten 9 - 11 Hz). Nämä vaihtelut voidaan tallentaa käyttämällä elektroenkefalografiaa (EEG), magnetoenkefalografiaa (MEG) tai sähkökortikografiaa (ECOG). Selvimmin fyysisessä levossa. Toisin kuin alfarytmi , joka esiintyy samalla taajuudella pään takaosassa näkökuoren yläpuolella myös levossa, mu-rytmi on lokalisoitunut motorisen aivokuoren yläpuolelle . Ihmisellä mu-suppressio tapahtuu, kun hän suorittaa liikkeen tai harjoituksen jälkeen hän visualisoi (kuvittelee) liikkeen. Tätä vaimennusta kutsutaan desynkronisaatioksi (signaalin amplitudin pieneneminen), koska rytmisen kuvioiden ilmestymisen syynä EEG:hen on useiden hermosolujen synkroninen aktiivisuus . Lisäksi mu-rytmi vaimenee, kun henkilö tarkkailee toisen henkilön liikkeiden suoritusta. Ramachandran ja kollegat ehdottivat, että tämä on merkki siitä, että peilihermosolujärjestelmä on mukana mu-rytmin tukahduttamisessa [1] [2] , mutta tälle teorialle on vastustajia [3] . Mu-rytmi kiinnostaa monia tutkijoita. Esimerkiksi hermoston kehitystä tutkittaessa kiinnostavat yksityiskohdat mu-rytmin muodostumisesta vauva- ja lapsuudessa ja sen rooli oppimisprosesseissa [4] . Koska jotkut tutkijat uskovat, että autismispektrihäiriö (ASD) liittyy suurelta osin muutoksiin peilihermosolujärjestelmässä [1] [5] [6] ja että mu-suppressio heijastaa peilihermosolujen toimintaa [2] , monet näistä tutkijoista ovat kiinnostunut autismin kirjon häiriöistä kärsivien ihmisten mu-rytmin tutkimuksesta. Mu-rytmiä käytetään laajasti aivo-tietokonerajapintojen (MCI) rakentamisessa. MCI-järjestelmien kehittämisen myötä lääkärit toivovat voivansa antaa vakavasti vammaisille uusia tapoja kommunikoida, manipuloida ja liikkua avaruudessa [7] .
Peilihermosolujärjestelmä löydettiin 1990-luvulla makakeista [ 6] . Tutkimuksissa on havaittu, että hermosolut laukeavat, kun apinat suorittavat yksinkertaisia tehtäviä, sekä kun apinat katselevat jonkun muun suorittavan samanlaisia yksinkertaisia tehtäviä [8] . Tämä viittaa siihen, että näillä neuroneilla on tärkeä rooli aivoissa, jotka käsittelevät muiden ihmisten liikkeitä ilman heidän fyysistä toistoaan. Näitä hermosoluja kutsutaan peilihermosoluiksi ja ne muodostavat peilihermosolujärjestelmän. Mu-rytmi tukahdutetaan, kun nämä hermosolut syttyvät. Tämän ilmiön ansiosta tutkijat voivat tutkia peilihermosolujen toimintaa ihmisissä [9] . On näyttöä siitä, että peilihermosoluja on sekä ihmisissä että muissa eläimissä. Peilihermosolujen uskotaan sijaitsevan ihmisillä oikeassa lateraalisessa occipitotemporaalisessa gyrusessa , vasemmassa alemmassa parietaalilohkossa , oikeassa etummaisessa parietaalilohkossa ja vasemmassa alareunassa [6] [10] [11] . Jotkut tutkijat uskovat, että mu-rytmin vaimeneminen voi olla seurausta peilihermosolujen toiminnasta ja että se on peilihermosolujärjestelmän toiminnan korkean tason integroiva prosessointi [2] [12] [13] [14] . Apinoilla (käyttämällä invasiivisia tallennusmenetelmiä) ja ihmisillä (käyttämällä EEG:tä ja fMRI :tä ) tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että peilihermosolut eivät vain välähdä motorisen toiminnan aikana, vaan myös reagoivat tarkoitukseen [15] .
Keskimmäinen alfamainen rytmi, joka reagoi amplitudin laskulla sekä itsenäisiin että havaittuihin liikkeisiin, löytyy vastasyntyneistä 11 viikon iästä alkaen 3 Hz:n taajuudella. Sen värähtelytaajuus kasvaa nopeasti ensimmäisen elinvuoden aikana ja saavuttaa 6-8 Hz. Useimmat tutkijat pitävät tätä keskusrytmiä vastasyntyneiden mu-rytminä, jolla on sama luonne kuin aikuisilla. Iän myötä mu-rytmitaajuus kasvaa edelleen, saavuttaen 9 Hz:n 4-vuotiaana ja vakiintuen 10 Hz:iin aikuisiässä [16] .
Mu-rytmiä pidetään lapsen matkimiskyvyn indikaattorina . Matkimiskyvyllä on tärkeä rooli motoristen taitojen , työkalujen käytön sekä sosiaalisen vuorovaikutuksen kautta tapahtuvan syyn ja seurauksen ymmärtämisessä [10] . Jäljittely on olennainen osa sosiaalisten taitojen kehittämistä ja ei-verbaalisten vihjeiden ymmärtämistä [4] . Mu-rytmi esiintyy sekä aikuisilla että lapsilla ennen motorisen tehtävän suorittamista ja sen jälkeen, johon liittyy sen epäsynkronointi. Imeväisillä määrätietoisten liikkeiden suorittamisen aikana epäsynkronointiaste on kuitenkin suurempi kuin aikuisilla. Samanlainen kuva havaitaan paitsi itsenäisten liikkeiden aikana, myös toisen henkilön liikkeiden tarkkailussa [4] .
Autismiin liittyy sosiaalisen vuorovaikutuksen ja kommunikoinnin puute . Mu-rytmiä ja peilihermosolujärjestelmää tutkitaan niiden mahdollisen roolin vuoksi tämän taudin kehittymisessä. Terveellä ihmisellä peilihermosolut syttyvät tehdessään toimintoja tai kun tarkkailee toista henkilöä suorittamassa toimia. Autismilla ihmisillä peilihermosolut aktivoituvat (ja siksi mu-aallot tukahdutetaan) vain silloin, kun henkilö suorittaa toiminnon itse, mutta ei, kun hän tarkkailee toisen ihmisen toimintaa [1] [5] . Tämä löytö on saanut jotkut tutkijat ehdottamaan, että autismi liittyy peilihermosolujen toimintahäiriöön, jossa on vaikea ymmärtää muiden ihmisten aikomuksia ja tavoitteita [6] . Nämä heikot voivat selittää autististen ihmisten vaikeuksia kommunikoida ja ymmärtää muita ihmisiä.
Brain-computer interfaces (BCI) on nouseva teknologia, jonka uskotaan jonain päivänä antavan vammaisille enemmän itsenäisyyttä. Näiden tekniikoiden odotetaan pystyvän auttamaan ihmisiä, jotka ovat lähes kokonaan tai jopa täysin halvaantuneet esimerkiksi tetraplegian (quadriplegia) tai amyotrofisen lateraaliskleroosin kaltaisissa sairauksissa . BCI:t voivat auttaa tällaisia potilaita kommunikoimaan tai jopa antaa heille mahdollisuuden hallita pyörätuolien ja neuroproteesien liikkumista [7] [17] . Eräs MCI-tyyppi on liitäntä, joka käyttää tapahtumapohjaista mu-rytmidesynkronointia tietokoneen ohjaamiseen [7] . Tämä aivojen toiminnan seurantamenetelmä perustuu siihen, että kun ryhmä hermosoluja on levossa, niillä on taipumus laukea tahdissa. Jos MKI-operaattori kuvittelee henkisesti liikkeen ("tapahtuman"), tapahtuu desynkronointi ("tapahtumaan" liittyen). Aiemmin synkronisesti ampuneet neuronit saavat yksilölliset, erilaiset laukaisumallinsa. Tämä johtaa tallennetun signaalin amplitudin laskuun, joka voidaan tallentaa ja analysoida tietokoneella. Tällaisten MKI-laitteiden käyttäjät on koulutettu visualisoimaan jalkojen, käsivarsien ja/tai kielen liikkeitä. Näillä kehon osilla on etäällä aivokuoren projektioalueita ja siksi ne erottuvat helpoimmin toisistaan elektroenkefalogrammin (EEG) tai elektrokortikogrammin (ECoG) tallenteiden perusteella motorisen aivokuoren yläpuolelle sijoitetuista elektrodeista [7] [18] . Tapahtumalähtöistä desynkronointia voidaan käyttää yhdessä muiden aivojen sähköisen toiminnan seurantamenetelmien kanssa, mikä mahdollistaa hybridi-BCI:iden luomisen, jotka usein osoittautuvat tehokkaammiksi kuin BCI:t käyttämällä vain yhtä seurantamenetelmää [7] [18] .
Mu-rytmin kuvaili ensimmäisen kerran Gasteau vuonna 1952 [19] , ja hän luonnehti sitä " rythme en arceauksi " sen tyypillisen kaarevan aaltomuodon vuoksi. Myöhemmin elektroenkefalografisessa kirjallisuudessa mu-rytmiä kutsuttiin roland- tai keskusalfarytmiksi, koska sen painopiste sijaitsee lähellä aivokuoren keskiuraa (roland) ja värähtelytaajuus on sama kuin takaraivoalfarytmin taajuus. 16] . Sille ei kuitenkaan pitkään aikaan annettu suurta merkitystä, koska sen uskottiin esiintyvän vain pienellä osalla ihmisiä [2] . Nykyaikaisten signaalianalyysitekniikoiden, kuten riippumattoman komponenttianalyysin käyttö on osoittanut mu-rytmin esiintymisen useimmissa terveissä ihmisissä [20] .
Toisin kuin α-rytmi , μ-rytmi aktivoituu henkisen stressin ja henkisen stressin aikana. Kaikkien liikkeiden suorittamiseen, riippumatta niiden rakenteesta, voimasta, ajallisista, tilallisista ominaisuuksista, liittyy aina μ-rytmin estyminen. Rytmiä estää myös liikkeen henkinen esitys, liikevalmiustila tai kosketusstimulaatio. Vain vähän reagoi muiden ärsykkeiden, kuten valon ja äänen, vaikutuksiin [2] . Se ilmenee sokeilla, jotka kompensoivat näön menetystä kehittämällä ympäristön tuntokykyä ja motorista tutkimusta, joilla sitä esiintyy kolme kertaa useammin kuin näkevällä. Myös μ-rytmi ilmaistaan urheilijoilla (viisi kertaa useammin kuin ei-urheilijoilla) [21] .
| EEG-rytmit | |
|---|---|