Scopri cosa sono le onde cerebrali e qual è la loro funzione leggendo l'anteprima del libro di Dawson Church.
Come le emozioni organizzano il nostro ambiente
In una luminosa mattinata di primavera del 1892, un giovane soldato tedesco di nome Hans Berger stava prendendo parte a un’esercitazione militare equestre nella città di Würzburg e il suo reggimento stava mettendo in posizione l’artiglieria con i cavalli.
All’improvviso il cavallo si rizzò sulle zampe posteriori facendo cadere Berger a terra proprio davanti alle ruote di uno dei carri. Con la forza della disperazione i compagni riuscirono a fermare la caduta del cannone un istante prima che lo schiacciasse. Berger sfuggì così alla morte, uscendone con la sola divisa impolverata.
La stessa sera ricevette per la prima volta in vita sua un telegramma dal padre che viveva a Coburgo e voleva sue notizie. Quella mattina la sorella maggiore di Berger era stata sopraffatta da una “sensazione sinistra [...] e temeva che gli fosse capitato qualcosa di terribile”, perciò aveva insistito perché il padre gli inviasse il telegramma.
Berger non riusciva a spiegarsi come il suo senso di terrore avesse raggiunto la sorella a oltre cento chilometri di distanza. Intenzionato a diventare astronomo, dopo quell’episodio e dopo essersi congedato dall’esercito, cambiò idea e si dedicò alla psichiatria al fine di studiare il funzionamento del cervello umano.
Nel giugno del 1924 ebbe l’opportunità di esaminare il cervello di un diciassettenne che riportava una fessura nel cranio a causa di un precedente intervento chirurgico per rimuovere un tumore cerebrale. Berger voleva provare a misurare l’attività del cervello. Sulla scia di numerosi tentativi a vuoto dovette apporre svariate modifiche alla propria apparecchiatura, ma alle fine osservò “oscillazioni continue del galvanómetro”.
Ecco cosa scrisse sul suo diario: “E' possibile che io realizzi il progetto che accarezzo da oltre vent’anni e che addirittura riesca a creare una sorta di specchio del cervello: l’elettroencefalogramma” (Millett, 2001).
Nel 1929, dopo aver perfezionato le proprie capacità e apparecchiature, Berger descrisse le prime due onde cerebrali mai registrate: alfa e beta. Purtroppo il suo lavoro contraddiceva la teorie sul cervello che andavano per la maggiore nella medicina dell’epoca e fu quindi ostracizzato dalla maggior parte dei colleghi. Gli scienziati anglosassoni erano convinti che le sue misurazioni provenissero da un apparecchio elettrico e uno di essi scrisse che era “fortemente scettico sulla possibilità di registrare alcunché di significativo sulla superfìcie del cervello”.
Berger fu costretto ad abbandonare la cattedra universitaria e la sua salute ne risentì gravemente. Cadde in depressione e nel 1941 si tolse la vita. Fu solo quando le ricerche sulla coscienza cominciarono a esaminare il collegamento tra mente e cervello che si diffuse l’uso dell’elettroencefalografo. Oggi questo strumento serve ad analizzare gli stati di coscienza e le funzioni cerebrali, ma si continuano a scoprire nuovi tipi di onde cerebrali, come le gamma (Hughes, 1964).
La comunicazione cerebrale: l’applauso ritmico
Ogni volta che mi reco a New York ne approfitto per andare a Broadway per vedere un musical. Quando uscì il musical satirico The Book of Mormori fui uno dei primi ad acquistare il biglietto. Il pubblico rise per tutta la durata dello spettacolo e alla fine si alzò in piedi per applaudire fragorosamente.
Ma all’improvviso l’applauso cambiò: non si sentivano più mille persone battere le mani separatamente ma un unico applauso ritmico che diventò talmente insistente da costringere gli attori a concedere un bis. L’applauso comunicava approvazione e gli attori ringraziarono con un altro brano.
I neuroni si comportano in maniera analoga. Si “accendono” insieme in base a schemi ritmici, comunicando tra loro attraverso il cervello. Tali schemi si misurano in cicli per secondo, o Hertz (Hz). Immagina una platea che applaude all’unisono lentamente: è come un’onda cerebrale lenta, con milioni di neuroni che si accendono insieme piano piano. Immagina un pubblico che applaude a ritmo serrato: è come un’onda cerebrale veloce, con milioni di neuroni che si accendono insieme rapidamente.
I moderni elettroencefalografi rilevano gli schemi delle onde cerebrali di ciascuna delle diverse parti del cervello servendosi solitamente di 19 elettrodi attaccati al cuoio capelluto.
Un ricercatore ha osservato: “Oggi gli scienziati sono così abituati ai rilevamenti elettroencefalografici degli stati cerebrali che rischiano di sottovalutarne l’enorme capacità [...]. Un singolo elettrodo rileva l’attività sinaptica media di masse tissutali che contengono approssimativamente dai cento milioni a un miliardo di neuroni”, come citato in Electricfields of the brain: The neurophysics of EEG [I campi elettrici del cervello: la neurofìsica dell’EEG] di Paul Nunez e Ramesh Srinivasan. Quando su un EEG vediamo un cambiamento nelle onde cerebrali, significa che anche lo schema di accensione di miliardi di neuroni sta cambiando.
Che cosa sono le onde cerebrali e qual è la loro funzione
I moderni elettroencefalografì sono in grado di rilevare cinque tipi fondamentali di onde cerebrali. Le gamma sono quelle a frequenza più alta (da 40 a 100 Hz) e prevalgono quando il cervello apprende, compie associazioni tra fenomeni e integra informazioni provenienti da molte altre regioni del cervello.
Se il cervello produce onde gamma in quantità elevata significa che ha un’organizzazione neuronaie complessa e una consapevolezza aumentata. Nel cervello di alcuni monaci che meditavano sulla compassione sono state rilevate grandi quantità di onde gamma (Davidson & Lutz, 2008).
I monaci furono messi a confronto con meditatori principianti che la settimana precedente avevano meditato per un’ora al giorno.
L’attività cerebrale dei novizi era analoga a quella dei monaci esperti, ma quando questi ultimi evocavano il senso di compassione, i loro cervelli cominciavano ad accendersi ritmicamente, come l’applauso del pubblico del musical.
Le emissioni di onde gamma misurate nel cervello dei monaci sono le più vaste mai registrate: questi raccontarono di essere entrati in uno stato di beatitudine. Le onde gamma sono associate a livelli elevatissimi di funzionalità intellettiva, di creatività, senso di integrazione, stati di picco, totale attenzione e concentrazione. Le onde gamma fluiscono dalla parte anteriore alla parte posteriore del cervello circa quaranta volte al secondo (Llinàas, 2014). I ricercatori considerano quest’onda oscillatoria come il correlato neurale della coscienza, uno stato che collega l’attività cerebrale con l’esperienza soggettiva della consapevolezza (Tononi &. Koch, 2015).
Gli studiosi parlano di ampiezza delle onde cerebrali per indicarne le dimensioni: un’onda gamma ad alta ampiezza è un’onda grande, se l’ampiezza è bassa si tratta di un’onda piccola. Le misurazioni delle onde cerebrali mostrano picchi e valli: la distanza fra picco e valle indica l’ampiezza, che si misura in microvolt. Le onde cerebrali misurano dai 10 ai 100 microvolt; quelle più veloci come le gamma hanno l’ampiezza minima.
Dopo, in termini di velocità, ci sono le beta (da 12 a 40 Hz), che si suddividono in beta alte e beta basse. Le prime sono tipiche della cosiddetta mente scimmia, ossia una mente che salta in continuazione da un pensiero all’altro. Le beta alte (da 15 a 40 Hz) caratterizzano le persone ansiose, frustrate e stressate.
Più si è stressati, più è alta l’ampiezza delle onde beta prodotte dal cervello. Le emozioni negative, come la rabbia, la paura, la riprovazione, il senso di colpa e la vergogna, fanno registrare grandi emissioni di onde beta nei tracciati degli EEG.
In questo modo si disattivano le aree del cervello che gestiscono il pensiero razionale, le decisioni, la memoria e le valutazioni obiettive (LeDoux, 2002). L’afflusso di sangue alla corteccia prefrontale, il “cervello pensante”, si riduce fino all’80 per cento, privando il cervello di ossigeno e nutrienti. Chiaramente la capacità del cervello di pensare lucidamente è fortemente compromessa.
La banda delle onde beta basse sincronizza le funzioni automatiche dell’organismo, per cui è chiamata anche frequenza del ritmo sensomotorio, o SMR (da 12 a 15 Hz).
Le beta sono necessarie per elaborare informazioni e pensare in maniera lineare, quindi livelli normali di beta sono positivi. Quando ci concentriamo sulla soluzione di un problema, sulla composizione di una poesia, sul calcolo del percorso migliore per una certa destinazione o per far quadrare i conti, queste onde ci sono amiche. La SMR rappresenta uno stato mentale calmo ma attento. E lo stress a produrre beta alte, in particolare sopra i 25 Hz.
Le alfa (da 8 a 12 Hz) indicano uno stato ottimale di vigilanza rilassata e collegano le frequenze più alte - la mente pensante delle beta e la mente associativa delle gamma - con le due onde cerebrali a frequenza più bassa, le theta (da 4 a 8 Hz) e le delta (da 0 a 4 Hz).
Le theta sono tipiche del sonno leggero. Quando sogniamo in maniera vivida gli occhi si muovono rapidamente e il cervello produce prevalentemente onde theta, che sono la frequenza del sonno REM. Le theta sono anche la frequenza predominante degli individui sotto ipnosi, dei guaritori, delle persone in trance e di quelle che si trovano in uno stato fortemente creativo, come spiegano i medici statunitensi Carol Kershaw e William Wade in Brain change therapy: Clinical interventions for self-transformation [La terapia per cambiare il cervello: interventi clinici di autotrasforinazione]. Il ricordo di esperienze emotive, sia positive sia negative, può innescare onde theta.
La frequenza più bassa è quella delle onde delta, tipiche del sonno profondo. Si riscontrano delta ad ampiezza altissima anche negli individui che sono in contatto con la mente non locale, persino quando sono perfettamente vigili. Il cervello dei meditatori, ossia di chi pratica regolarmente la meditazione, delle persone intuitive e dei guaritori presenta molte più onde delta della norma.
Gli occhi degli individui immersi in un sonno profondo senza sogni non si muovono, e infatti le onde delta predominano durante le fasi del sonno non REM.
In questo diagramma (detto “z-score”), la tonalità di grigio media indica un’attività normale, le due tonalità più chiare indicano minore attività e le due tonalità più scure indicano maggiore attività. Il cervello di sinistra mostra diverse attività. Il cervello di destra è molto attivo alle frequenze medie delle theta, uno schema comune nei guaritori esperti.
Svegliarsi dalla realtà quotidiana
Il pioniere dell’EEG, il biofìsico e psicobiologo Maxwell Cade, autore con Nona Coxhead di The awakened mind [La mente risvegliata], osservò che le onde alfa, che costituiscono la frequenza media, gettano un ponte tra le due frequenze alte beta e gamma e le due frequenze basse theta e delta. Il biofeedback e il neurofeedback insegnano a entrare in stato alfa, anzi in uno stato ideale con sufficienti onde alfa da collegare tutti gli altri ritmi cerebrali. Le onde beta si riducono al minimo, con conseguente riduzione dell’ansia e della mente scimmia, e si riscontrano quantità equilibrate di gamma e theta, più un’ampia base di delta.
Cade aveva lavorato sui radar per il governo britannico prima d’interessarsi alla misurazione degli stati di coscienza. Nel 1976 elaborò un’apparecchiatura chiamata “specchio della mente”, che si distingue dagli altri elettroencefalografi perché fornisce un’“istantanea” visiva chiara delle onde cerebrali.
La sua allieva, Anna Wise, descrisse così l’apparecchiatura: “Lo specchio della mente si distingue dagli altri elettroencefalografi perché il suo inventore non è interessato agli stati patologici (come nel caso degli apparecchi elettromedicali), ma a uno stato ottimale chiamato ‘mente risvegliata’. Invece di esaminare soggetti problematici, Cade si concentrò sugli individui più dotati intellettivamente e più consapevoli dal punto di vista spirituale. Che fossero maestri di yoga o di zen oppure guaritori, nelle loro onde cerebrali lui e suoi colleghi individuarono uno schema comune.”
Data di Pubblicazione: 7 maggio 2019
