脳波とは何か?

脳波は脳の活動によって引き起こされる、波のような信号です。脳内に存在する神経細胞同士が外部からの刺激に反応して電気信号を伝達させ、様々な処理を行います。例えば、目から物体を認識する際には、目から脳に刺激が与えられ、脳のある部位における神経細胞で処理が行われた結果、それが何であるのか、認識します。その細胞における電気信号発生の過程同時に発生するのが脳波です。 

脳波は、1875年にウサギ、イヌ、サルの脳から記録することに成功しました。脳波が常に変動していて、外部から光刺激を受けること、また運動によって変化することが報告されました。1890年には「人の脳内で生じる電流を頭蓋上から記録できるようになる」ことが予想されています。そして、1920年についに、人の頭皮上から脳波を測定することに成功しました。当時はノイズではないかという疑念がありましたが、1930年には現在の脳波計による記録と遜色のないデータが計測されています。 

このように、約100年前に人間の脳から脳波が発生しており、測定する術の研究がおこなわれていました。 

脳波はどのように発生するのか?

では、脳波がどのように発生するか、もう少し詳細に見てみましょう。 
脳には、多数の神経細胞が存在します。人間の脳には1000~2000憶個の脳細胞があると言われています。 
に脳内の神経細胞ネットワークを示します。 

神経細胞は
ニューロンと呼ばれ、例えば音や光(視覚)などの刺激が外部から入ってきたときに、活動電位を発生させ、他のニューロンに電気信号で情報を伝達していきます。 

ニューロンは簡単に言うと、樹状突起、細胞体、軸索からなります。樹状突起から、他のいくつかの細胞からの電気信号を受け取ります。それらの電気信号のバランスとそのニューロン内の閾値がニューロンでの活動状態を決めます。ニューロン内の閾値を超えると「発火」と呼ばれ、インパルス状の活動電位を生成します。そして信号がシナプスを通って次につながるニューロンへ電気信号を伝えていきます。活動電位の生成、電気信号の伝達に伴い、脳波が発生します。 

図1:脳内の神経細胞ネットワーク

脳波の活用

医療分野での脳波の活用

脳波を計測することによって、脳の活動について様々なことがわかります。

医療分野ではてんかん、睡眠障害等の診断で実際に使用されています。脳波は冒頭でお話しした通り、脳内の神経細胞同士が電気信号の伝達過程で発生します。つまり、脳波を測定することによって、リアルタイムの脳活動状態モニターすることができます。
てんかんのように、症状が発作的に表れる病では、リアルタイムで脳活動状態を測定することは、傷病の治療にとって有効な手段の一つ
と考えられます。 

心の状態が分かる特徴的な周波数の脳波

また、アルファ波、ベータ波、シータ波、ガンマ、デルタ波など、様々な特徴的な周波数の脳波によって、心の状態が分かると言われております。 
表にそれぞれの周波数帯とあくまで一例ですが、脳の状態を示します。 

 

周波数 

状態 

アルファ波 

8-13Hz 

リラックス・閉眼時 

ベータ波 

13-30Hz 

能動的で活発な思考、集中状態 

20Hz以上は緊張状態 

シータ波 

4-8Hz 

深い瞑想状態、眠気など 

デルタ波 

<4Hz 

徐波睡眠 

ガンマ波 

30-70Hz 

興奮、知覚や意識 

それぞれの周波数帯は脳全体に、持続性をもって現れる脳波で、基礎律動と呼ばれます。基礎律動は年齢によっても変化します。表のように覚醒閉眼時では、アルファ波が出現します。成人の場合、約10Hzの周波数を持つ脳波が発生しますが、幼児の場合、6~8Hzの周波数帯の脳波が発生します。 

また、昨今の研究を通して脳波を測定する頭部の位置や、いろいろな情報や条件などを用いて、様々な心の状態を解析する方法が生み出されています。 

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