Немецкий психиатр Ганс Бергер из Йены много лет искал физическую основу психической энергии. В 1924 году он записал электрические колебания мозга человека через кожу головы, сначала у пациента с дефектом черепа, потом через неповреждённый череп (его сын Клаус был одним из первых испытуемых). Он ждал пять лет, прежде чем в 1929 году опубликовать результаты: боялся скепсиса. Он описал ритм около 10 колебаний в секунду, который появлялся при закрытых глазах и исчезал при открытии глаз или умственном усилии. Его называли ритмом Бергера, а позднее альфа-ритмом. В 1934 году Эдгар Эдриан и Брайан Мэттьюс в Кембридже подтвердили открытие и убедили учёных.

Что именно регистрируют

Электрод на коже головы улавливает крошечные напряжения, порядка десятков микровольт. Источник — синхронные синаптические потенциалы пирамидных нейронов коры: их длинные отростки ориентированы одинаково, и тысячи клеток, работающих вместе, складывают сигналы. Отдельные нейроны ЭЭГ не видит. Видит суммарный фон, и приходит он в основном из коры, прилегающей к черепу, а глубокие структуры (гиппокамп, миндалина) сигнал дают слабый.

Ритмы

  • Дельта (0,5–4 Гц) — глубокий медленный сон.
  • Тета (4–8 Гц) — дремота, а также работа памяти и навигации.
  • Альфа (8–13 Гц) — спокойное бодрствование с закрытыми глазами, особенно над затылком.
  • Бета (13–30 Гц) — активное мышление, напряжённое внимание, двигательная готовность.
  • Гамма (выше 30 Гц) — локальная обработка информации, связывание признаков.

Дьёрдь Бужаки и Андреас Дрогу в 2004 году в журнале Science показали, что колебания разных частот вложены друг в друга и служат для координации работы далёких областей. Тем не менее «значение» каждого ритма сложнее, чем в популярных пересказах: ритмы связаны не с одной функцией, а с состоянием сети.

Что умеет ЭЭГ

  1. Диагностика эпилепсии: эпилептические разряды видны как острые волны и пики.
  2. Исследование сна: стадии определяют по ЭЭГ вместе с движениями глаз и тонусом мышц (см. «Сон и мозг»).
  3. Выявление нарушений сознания и некоторых энцефалопатий.
  4. Вызванные потенциалы: усреднив сотни реакций на стимул, получают волны, привязанные ко времени, например P300, возникающую при неожиданном значимом сигнале.
  5. Интерфейсы мозг — компьютер: управление курсором мыслью даёт точность лишь в определённых задачах.

Что не умеет

  • Не показывает точное место источника: пространственное разрешение низкое, в отличие от томографии.
  • Не «читает мысли» и не измеряет интеллект, характер или «творческость».
  • Легко искажается движением глаз, мышц, сетевыми наводками.

Преимущество ЭЭГ — миллисекундная точность по времени, безвредность (метод ничего не пропускает через мозг, только записывает) и дешевизна. Потребительские гарнитуры дают грубые результаты, и заключения об «уровне концентрации» от них следует принимать с большой осторожностью.