- 22 Ιαν, 2024
- 0 Σχόλια
- 1 Λεπτά Διάβασμα
25. Μέγιστη εγκεφαλική συχνότητα άλφα και αναγνωστική κατανόηση
Περίληψη έρευνας
Τα ευρήματα της παρούσας έρευνας αποκάλυψαν ότι οι συμμετέχοντες που διαπιστώθηκε ότι είχαν τη μέγιστη εγκεφαλική συχνότητα άλφα σε υψηλά επίπεδα παρουσίασαν σημαντικά καλύτερη επίδοση στις ασκήσεις αναγνωστικής κατανόησης σε σύγκριση με τους συμμετέχοντες που εντοπίστηκε ότι είχαν τη μέγιστη εγκεφαλική συχνότητα άλφα σε χαμηλότερα επίπεδα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η αναγνωστική κατανόηση επηρεάζεται από τη μέγιστη συχνότητα άλφα, όπως επίσης, η μέγιστη συχνότητα άλφα μπορεί να συσχετιστεί με την καλή γνωστική απόδοση.
Σκοπός της έρευνας
Η μέγιστη συχνότητα άλφα (peak alpha frequency -PAF) αναφέρεται ότι αποτελεί ιδιότητα του νευρικού συστήματος η οποία είναι γενετικά δοσμένη και αντανακλάται στη γνωστική λειτουργία του ατόμου. Η γνωστική απόδοση υποδηλώνει τις νοητικές διεργασίες [που πρέπει να ενεργοποιούνται] για [την επίτευξη] των αποτελεσματικών αλλαγών [που συμβαίνουν] ως απάντηση σε [διάφορες] καταστάσεις, γενικά, και σε νοητικές εργασίες, ειδικότερα. Καμία από τις μελέτες που έχουν γίνει ως τώρα δεν έχει χρησιμοποιήσει την αναγνωστική κατανόηση ως βάση για την αξιολόγηση των επιτελικών λειτουργιών, η οποία θεωρείται ότι είναι κριτήριο ελέγχου των ανώτερων γνωστικών διαδικασιών.
Η άσκηση αναγνωστικής κατανόησης που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα μελέτη συνεπάγεται [την ενεργοποίηση] ορισμένων γνωστικών διαδικασιών όπως είναι η ικανότητα ανάγνωσης, η κατανόηση, η αποδοτικότητα της μνήμης που αφορά στη συγκράτηση πληροφοριών και στην ανάκτηση αυτών. Ως εκ τούτου, η [συγκεκριμένη] μελέτη πραγματοποιήθηκε για να ελεγχθεί η υπόθεση των διαφορών [που μπορεί να υφίστανται] ως προς τη γνωστική απόδοση ανθρώπων [δηλαδή, συμμετεχόντων στην έρευνα] που είχαν υψηλή άλφα συχνότητα και εκείνων που είχαν χαμηλή άλφα συχνότητα στον τομέα της αναγνωστικής κατανόησης.
Εισαγωγή
Η συνεχής και αδιάκοπη ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή διαφορετικών μοτίβων κυμάτων καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε διαφορετικές καταστάσεις, όπως αυτές της εγρήγορση, του βαθύ ύπνο, της κατάστασης ονείρου κ.λπ. Τα κύματα άλφα κυμαίνονται μεταξύ των 8 και των 13 Hz και τα βιώνει κανείς όταν είναι σε κατάσταση εγρήγορσης, με τις παραμέτρους που απορρέουν από αυτά όπως η εξατομικευμένη συχνότητα άλφα (individual alpha frequency-IAF) ή, αλλιώς, η μέγιστη συχνότητα άλφα (peak alpha frequency-PAF) να αναφέρονται ότι αποτελούν ιδιότητα του νευρικού συστήματος, ότι είναι εκ γενετής δοσμένες στον κάθε άνθρωπο και ότι αντανακλούν τον τρόπο με τον οποίο εκείνος λειτουργεί γνωστικά.
Εμπειρικές μελέτες σε τυπικούς ενήλικες που έγιναν μέσω της χρήσης τυποποιημένων τεστ νοημοσύνης, έχουν καταδείξει τη θετική συσχέτιση που αυτοί έχουν με τις μέσες και τις μέγιστες συχνότητες άλφα, όπως αυτές καταγράφηκαν από τον εγκεφαλογράφο τη στιγμή της εξέτασης.
Η εξατομικευμένη συχνότητα άλφα ή, αλλιώς, η μέγιστη συχνότητα άλφα θεωρείται δείκτης γνωστικής ετοιμότητας ο οποίος μπορεί να αποτελεί μία κατάσταση ή ένα χαρακτηριστικό κάποιου ανθρώπου. Αρκετές συγκριτικές μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί τόσο σε υγιείς ενήλικες όσο και σε κλινικό δείγμα έχουν καταδείξει τη χαρακτηριστική ιδιότητα (trait property) της μέγιστης συχνότητας άλφα. Επιπλέον, ο ρόλος της μέγιστης συχνότητας άλφα κατά τη γνωστική επεξεργασία διαδικασιών [δεδομένων] που αρχικά απαιτούν χαμηλότερο επίπεδο προσοχής και στη συνέχεια χρήζουν υψηλότερου επιπέδου περαιτέρω σημασιολογικής επεξεργασίας επιβεβαιώνεται ως ο κατεξοχήν ρυθμιστικός παράγοντας της εγκεφαλικής κατάστασης στην οποία βρίσκεται ένας άνθρωπος.
Έχει επιβεβαιωθεί η θετική συσχέτιση μεταξύ της μέγιστης συχνότητας άλφα και της γνωστικής απόδοσης. Η αναγνωστική απόδοση καθώς και η μέγιστη συχνότητα άλφα συνεχίζουν να αυξάνονται με την ωρίμανση σε υγιή παιδιά. Παρομοίως, η μνήμη και η ταχύτητα επεξεργασίας πληροφοριών συσχετίζονται πολύ θετικά με τη μέγιστη συχνότητα άλφα σε υγιείς ενήλικες.
Αντίστοιχα, πολλές μελέτες έχουν καταδείξει ότι άνθρωποι με χαμηλότερες γνωστικές επιδόσεις έχουν μειωμένη τη μέγιστη συχνότητα άλφα και άνθρωποι με υψηλότερη γνωστική απόδοση έχουν αυξημένη τη μέγιστη συχνότητα άλφα. Ωστόσο, καμία μελέτη δεν έχει χρησιμοποιήσει την αναγνωστική κατανόηση ως βάση (measure) για την αξιολόγηση των γνωστικών ικανοτήτων, η οποία θεωρείται ότι είναι κριτήριο ελέγχου (measure) των ανώτερων γνωστικών ικανοτήτων του ανθρώπου. Η αναγνωστική κατανόηση περιλαμβάνει την προσοχή, τη συγκέντρωση, την κωδικοποίηση, τη σημασιολογική επεξεργασία, την ταχύτητα ανάγνωσης και τις διαδικασίες ανάκτησης πληροφοριών κλπ.
Ως εκ τούτου, η παρούσα μελέτη διεξήχθη με σκοπό να ελεγχθεί αυτή η υπόθεση προκειμένου να καταδειχθεί η διαφορά ως προς τη γνωστική απόδοση των συμμετεχόντων που με υψηλή συχνότητα άλφα και αυτή των συμμετεχόντων με χαμηλή συχνότητα άλφα στον τομέα της αναγνωστικής κατανόησης.
Το δείγμα της έρευνας
Ο συνολικός αριθμός των συμμετεχόντων ανερχόταν στους 300 υγιείς νεαρούς ενήλικες (άνδρες = 151 και γυναίκες = 149) ηλικίας από 18 έως 30 ετών, η εκπαίδευση των οποίων κυμαινόταν από 12 έως 17 έτη εκπαίδευσης. Η συμμετοχή τους στην έρευνα ήταν εθελοντική και επιλέχθηκαν γι αυτήν, κατά κύριο λόγο, άνθρωποι που φοιτούσαν σε κολέγια και πανεπιστήμια που βρίσκονται σε επτά περιοχές της πολιτείας Haryana στην Ινδία. Μεγάλο μέρος του δείγματος προερχόταν από αγροτικές περιοχές. Η μέθοδος που υιοθετήθηκε για την επιλογή των συμμετεχόντων ήταν η τυχαία δειγματοληψία.
Κριτήριο αξιολόγησης της γνωστικής απόδοσης
Η αναγνωστική κατανόηση
Στην παρούσα μελέτη, προετοιμάστηκε από τους επιστήμονες και δόθηκε στους συμμετέχοντες μια άσκηση αναγνωστικής κατανόησης σε ηλεκτρονική έκδοση σε δύο γλώσσες, στη Χίντι και στην αγγλική, η οποία συνοδευόταν από επτά ερωτήσεις. Η άσκηση αυτή αξιολογούσε τη μακρόχρονη μνήμη και τη μνήμη εργασίας του κάθε συμμετέχοντα.
Ο βαθμός δυσκολίας της παραγράφου που δόθηκε στους συμμετέχοντες προς ανάγνωση εξακριβώθηκε μέσω πιλοτικής μελέτης που εφαρμόστηκε σε 10 συμμετέχοντες. Για κάθε ερώτηση χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις μορφές απάντησης πολλαπλής επιλογής. Οι συμμετέχοντες είχαν τη δυνατότητα να διαβάσουν και να κατανοήσουν πλήρως την παράγραφο. Επίσης, ενημερώθηκαν ρητά ότι κατά το στάδιο της απάντησης των ερωτήσεων του κειμένου η παράγραφος δεν θα ήταν ορατή στην οθόνη. Οι συμμετέχοντες ήταν ελεύθεροι να επιλέξουν τη γλώσσα ανάγνωσης που τους ενδιέφερε και στη συνέχεια να απαντήσουν στις ερωτήσεις. Οι σωστές απαντήσεις βαθμολογούνταν με 1 βαθμό ενώ οι λανθασμένες απαντήσεις με 0 για κάθε ερώτηση.
Ο χρόνος ανάγνωσης για την κατανόηση και την απάντηση των ερωτήσεων πολλαπλής επιλογής καθορίστηκε με βάση πιλοτική μελέτη που έγινε σε 10 δίγλωσσους φοιτητές του κολεγίου. Κατά τη διάρκεια της δοκιμαστικής εξέτασης κανένας από τους συμμετέχοντες στην πιλοτική μελέτη δεν υπερέβη τον διαθέσιμο χρόνο. Δόθηκε χρονικό περιθώριο 5 λεπτών για την ανάγνωση της παραγράφου και, στη συνέχεια, μία ερώτηση μαζί τις πολλαπλές επιλογές απάντησης εμφανιζόταν στην οθόνη για 30 δευτερόλεπτα. Εάν κάποιος συμμετέχων δεν απαντούσε μέσα σε 30 δευτερόλεπτα, εμφανιζόταν αυτόματα η επόμενη ερώτηση.
Συλλογή δεδομένων μέσω ηλεκτροεγκεφαλογραφικής εξέτασης
Διαδικασία
Τα δεδομένα συλλέγονταν πάντα από δύο άρτια καταρτισμένους ερευνητικούς συνεργάτες. Οι συμμετέχοντες λάμβαναν οδηγίες να καθαρίσουν καλά τα μαλλιά τους και να τα στεγνώσουν πριν από τη συμμετοχή τους στην έρευνα. Τα δεδομένα των ηλεκτροεγκεφαλικών εξετάσεων (EEG) συλλέγονταν σε ένα απομονωμένο δωμάτιο που είχε γαλήνιο περιβάλλον, φωτισμό φθορισμού, και κανένα άλλο άτομο δεν ήταν παρόν εκτός από τον συμμετέχοντα και τους ερευνητές.
Ένας εγκεφαλογραφικός σκούφος με ηλεκτρόδια σύνθετης αντίστασης μικρότερης των 5k Ohms τοποθετήθηκε στο κεφάλι των συμμετεχόντων και η καταγραφή της εγκεφαλικής τους δραστηριότητας γινόταν σε κατάστασης ηρεμίας για 8 έως 10 λεπτά.
Ο καθένας ξεχωριστά καθόταν αναπαυτικά σε μια πολυθρόνα κατά τη διάρκεια της ηχογράφησης και του δινόταν εντολή να παραμείνει ακίνητος, χαλαρός και με κλειστά μάτια. Ηλεκτρόδια αναφοράς τοποθετήθηκαν στους λοβούς των αυτιών των συμμετεχόντων μέσω της χρήσης ενός συστήματος διεθνών προδιαγραφών το οποίο απαρτιζόταν από 10 έως 20 ηλεκτρόδια.
Τα δεδομένα καταγράφονταν σε συνθήκες κλειστών ματιών. Έξι ηλεκτρόδια που ήταν κατάλληλα για τα κύματα άλφα (Fz, Cz, P3, Pz, P4, O1) επιλέχθηκαν για περαιτέρω ανάλυση μέσω της εφαρμογής της μεθόδου της πυκνότητας φάσματος ισχύος (Power Spectrum Density – PSD) με τη χρήση του λογισμικού MATLAB.
Ανάλυση της έρευνας
Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας αποκάλυψαν ότι οι συμμετέχοντες που είχαν σε υψηλά επίπεδα την μέγιστη συχνότητα άλφα είχαν σημαντικά υψηλότερη βαθμολογία στην άσκηση που τους δόθηκε για τον έλεγχο της αναγνωστικής κατανόησης σε σύγκριση με τους συμμετέχοντες που είχαν [σε χαμηλά επίπεδα] την μέγιστη συχνότητα άλφα. Ωστόσο, δεν υπάρχει καμία μελέτη που να αξιολογεί την αναγνωστική κατανόηση σε σχέση με τη μέγιστη συχνότητα άλφα. Παρολαυτά, υπάρχουν μελέτες που καταδεικνύουν τη συσχέτιση της μέγιστης συχνότητας άλφα με την αποτελεσματικότερη απόδοση των γνωστικών λειτουργιών όπως είναι η μνήμη, η προσοχή και οι ικανότητες ανάγνωσης.
Σε αυτήν τη μελέτη βρέθηκε ότι η δοκιμασία της αναγνωστικής κατανόησης –η οποία είναι μία σύνθεση πολλών γνωστικών διεργασιών από τα πιο βασικά επίπεδα έως και τα ανώτερα επίπεδα– σχετίζεται με την μέγιστη συχνότητα άλφα. Ως εκ τούτου, συνάγεται το συμπέρασμα ότι η μέγιστη συχνότητα άλφα συσχετίζεται θετικά με τη γνωστική απόδοση.
Με βάση την παρούσα μελέτη, παρατηρήθηκε ότι η μέγιστη συχνότητα άλφα φαίνεται ότι είναι μια ιδιότητα του νευρικού συστήματος η οποία κατανέμεται ευρέως και πολύ πιθανόν σταθερά (normally). Ωστόσο, αυτό το εύρημα μπορεί να εξακριβωθεί περαιτέρω με την εφαρμογή μετρήσεων για την μέγιστη συχνότητα άλφα σε ένα μεγαλύτερο δείγμα συμμετεχόντων όλων των ηλικιακών ομάδων. Η μέγιστη συχνότητα άλφα φαίνεται ότι αποτελεί μια κατάσταση η οποία χαρακτηρίζει το νευρικό σύστημα και η οποία τυχαίνει να συνδέεται με τη γνωστική απόδοση.
Ωστόσο, άλλες πιο σύνθετες ασκήσεις, [όπως αυτές] της επίλυσης προβλημάτων, της λήψης αποφάσεων κλπ μπορούν να μελετηθούν σε σχέση με την εξατομικευμένη συχνότητα άλφα/μέγιστη συχνότητα άλφα.
Ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν να εξετάσει τη σχέση μεταξύ της μέγιστης συχνότητας άλφα και των επιτελικών λειτουργιών του εγκεφάλου. Βρέθηκε ότι άνθρωποι που έχουν σε υψηλά επίπεδα τη μέγιστη συχνότητα άλφα έχουν καλύτερη γνωστική απόδοση σε σύγκριση με ανθρώπους που έχουν τη μέγιστη συχνότητα άλφα σε χαμηλά επίπεδα. Με βάση την παρούσα έρευνα, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η μέγιστη συχνότητα άλφα φαίνεται να σχετίζεται με καλύτερες γνωστικές επιδόσεις σε υγιή άτομα.
Ένα πιθανό συμπεράσματα που μπορεί να εξαχθεί από αυτή τη μελέτη είναι ότι όσοι άνθρωποι έχουν μειωμένη τη μέγιστη συχνότητα άλφα ή έχουν χαμηλότερη απόδοση στην ανάγνωση θα πρέπει να ελέγχονται τακτικά προκειμένου να αποφεύγεται περαιτέρω γνωστική επιδείνωση.
Δήλωση Χρηματοδότησης
Η χρηματοδότηση αυτής έρευνας υποστηρίχθηκε από την επιχορήγηση που δόθηκε στον Rajbir Singh από το Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κυβέρνηση της Ινδίας, [αρ. αναφοράς. SR/CSRI/40/2014] στο πλαίσιο του προγράμματος Cognitive Science Research Initiative (CSRI) και διεξήχθη στο Πανεπιστήμιο Maharishi Dayanand, που βρίσκεται στην πόλη Rohtak της Ινδίας.
References
Singh, R. et al. (2020) ‘Peak Alpha Frequency in Relation to Cognitive Performance’, Journal of Neurosciences in Rural Practice, 11(3), pp. 416–419. doi: 10.1055/s-0040-1712585: 10.1055/s-0040-1712585 Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7394609/?report=printable (Accessed: 17 July 2023)
Extras
BrainFacts.org (2018) Ride the (Brain) Wave [youtube] 24 April. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=8CejGESrRkc (Accessed: 29 September 2023)
Howcast (2011) Why Is Reading Fluency Critical? | Reading Lessons [youtube] 17 June. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=F-Y16QWR8H8 (Accessed: 26 September 2023)
McGraw Hill PreK-12 (2017) Why Fluency is a Foundational Skill With Dr. Jan Hasbrouck [youtube] 2 August. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=2xcK3_Wev9Y (Accessed: 26 September 2023)
Neuroscientifically Challenged (2019) 2-Minute Neuroscience: Electroencephalography (EEG) [youtube] 4 November. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=tZcKT4l_JZk (Accessed: 18 September 2023)
NeuroTracker (2020) Brain Health Series – What are Cognitive Functions? [youtube] 23 December. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=YKBwRFf_wxw (Accessed: 4 October 2023)
3D4Medical From Elsevier (2016) Introduction to the Nervous System – Animated Tutorial | Complete Anatomy [youtube] 22 March. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=x8DjPqdlUbg (Accessed: 2 October 2023)
