Ajulained

Ajulained on aju elektrilise tegevuse tagajärjel tekkinud magnetlained, mis tekivad ioonide järsust liikumisest läbi neuronite membraanide ning on mõõdetavad peanahale paigutatud elektroodidega. Kuna magnetlained nõrgenevad eksponentsiaalselt distantsi suurenedes tekkekohast on mõõtetulemused saadud elektroodi lähedastest aladest. Kõige tavalisemaks meetodiks inimeste puhul on elektroodide panek peanaha vastu EEG (elektroentsefalograafia) ajal, mis võimaldab ajukoore tegevust umbkaudu salvestada, aga loomkatsetes ja erandjuhul epileptikutel on elektroode ka aju sisse kirurgiliselt viidud sisemiste piirkondade tegevuse salvestamiseks. Suurema amplituudiliste (laine suurus) lainete põhjuseks on see, et korraga tekib impulsse samaaegselt suuremas hulgas neuronites ning elektrood saab samal ajal paljudelt neuronitelt signaale. Erinevaid lainetüüpe "filtreeritakse" mõõdetud tegevustest välja arvutiprogrammidega, sest korraga esineb tihti väga erineva sagedusega tegevust.

Delta lained (1-4 Hz) on suure amplituudiga olles tugevad sügava une ajal. Ärkvel olles on need vastsündinutel domineerivad, lastel suhteliselt tavalised, kuid tervetel ja kainetel ärkvelolevatel täiskasvanutel on need nõrgemad. Täiskasvanuks saades väheneb ka une ajal esineva delta rütmi tugevus.

Teeta rütm (4-7 Hz) tekivad hippokampuses REM une ajal lühiajaliste hoogudena. Ajukoores esineb inimestel uimases, meditatiivses või REM une seisundis. Lisaks mõõdetav õppimise ajal.

Alfa lainete sagedus on 8-12 Hz ja need on kõige tugevamad EEG mõõdetud lained, kui rahulikult silmad kinni olla. Pärinevad kuklasagarast, mis tegeleb silmadest tulnud info osalise töötlusega. Nõrgenevad silmade avanemisel, uimasusel ja magamisel. Teistes somatosensoorsetes alades leidub lähedase sagedusega laineid, mida nimetatakse Mu rütmiks ning mis samuti on kõige tugevamad puhkeseisundis, kuid nõrgenevad piirkonna kasutuselevõtul kogemisega.

Beeta lained (12-30 Hz) on madala amplituudiga. Domineerivad aktiivse tegutsemise ja mõtlemise ajal. Aju otsmikuosas kergemini mõõdetavad (mõtlemist ja lihaseid kontrollivates osades). Samuti leidub somatosensoorsetes alades.

Gamma lained (25-600 Hz) on väga nõrga amplituudiga ja vähemtuntud ajulained, mille puhul võib mõnel juhul tegu olla ka taustmüraga, kuid paistavad enamasti teadvustamise korral tekkivana. Tegu võib olla ka lihaste tõttu tekkinud tegevusega, sest kui lihased halvati, nõrgenesid üle 25 Hz lained 10-200 korda. EEG'd kasutavates uuringutes võetakse maksimaalseks mõõdetavaks sageduseks tihti 30 Hz. Subjektiivsed kogemused tugevdavad seda lainevormi. Seni on kõvasti tõendeid nende korrelatsiooni kohta teadvustamise ajal.

PGO lained on ponsist alguse saanud lained, mis liiguvad läbi lateraalse genikulaattuuma kuklasagarani REM une ajal. Kaks viimast osalevad nägemises ja tegu on perioodiga, mille ajal nähakse tihti und.

Kõige tõenäolisemaks funktsiooniks paistab ajulainetel olevat enamasti tegevuse mahasurumine. Epilepsia puhul näiteks hakkavad paljud neuronid korraga rütmiliselt tööle ja piirkonnad, kuhu see levida jõuab lõpetavad tavaliselt funktsioneerimise. Une teises faasis, kui toimub teadvuse kaotus, on aeg-ajalt näha lühiajalisi kõrgeamplituudilisi laineid nn sleep spindle ja K-komplekside ajal. Viimane on üks tugevamaid EEG'l nähtavaid sündmusi ja tekib spontaanselt. Kestab kolme järsema ajulainega ligi poolteist sekundit. Lisaks ka siis, kui miski und segab, kuid mitte piisavalt, et ärgata. Üldtegevus, mis seni oli alfa sageduselt langenud teeta sagedusele, aeglustub peale neid lühiajalisi (~1 sekund) tegevushoogusid tasapisi tugeva amplituudilisele delta sagedusele sügava une ajal, mis on tavaliselt unenägudeta teadvusetus. Magades saaks delta lainetega teadvusetust säilitada lihtsalt sellega, et kui miski meeltelt tulnu pääsebki ajusse ei suudaks need palju teha, kui neid iga natukese aja tagant koos naaberrakkudega pandakse paralleelselt tööle. Stimuleerivaid neurotransmittereid ikka leidub kuigipalju rakuvälises vedelikus ja iseseisvate impulsside teket saaks vältida niiöelda "reset'iga", kui raku siselaeng jälle algseisundisse ajada analoogselt südamelöögiga, kus lihasrakkude siselaeng läheneb ioonide läbi laskmisel impulsi tekkele, kuid lihaste kokkutõmmete kulgu määrab ikka kindel rakupopulatsioon, mis kõige kiiremini signaali tekkeni jõuab ja signaali edasi andes teiste südamelihasrakkude membraanipotentsiaali algolekusse ajavad.

Morfiin tugevdas madala sagedusega (delta vahemikus) lainete amplituuti ning sarnast toimet paistab paljudel rahustitel ja üldnarkoosi ainetel.

Somatosensoorsed ajukoore alad võivad samuti kasu saada sellisest spontaansest ja tihedast info ülekirjutamisest. Eelnevalt nähtu ettejäämine võib juhtuda ja neurotransmitteritega oleks keeruline korraldada nii, et kui infovool ajukoorele lõpetada, siis kohe lõpetaksid sealsed neuronid signaliseerimise. Ühe tõendina selle võimalikkusest võib tõenäoliselt võtta psühhadeelikume. Ayahuasca (toimeaineks dimetüültrüptamiin e. DMT), mis on küll potentsiaalselt intentsiivsem, kui LSD, meskaliin ja psilotsübiin, nõrgestas delta, teeta, beeta ja alfa (muutused alfa sageduses olid ebakindlamad) rütmi. Kuigi selliste hallutsisatsioonide põhjust ei teata kindlalt, tundub ajulainete vähesus võimalikuna psühhadeelikumidele omaste kogemustele. Tüüpilisteks on voolavad värvilised kujundid, värvide/valguse intentsiivsuse tõus, pikemal vaatlemisel objektide moondumine, mõõtmete/kauguste voolav muutumine ja järelrajad liikuvatele objektidele (trails) e. kui näiteks miski vaateväljas liigub, jääb sellest ajutine koopiate rada maha. Kuulmises tekivad kajad ja teistes meeltes toimuvad analoogsed spontaansed kogemused, mis võivad olla sama segadusseajavad kui nägemises. Beeta lained, mis on rohkem otsmikus ja mõtlemisega kaasas käivad võivad mõttetegevust maha suruda, sest nende ainete puhul on tavaliseks mõtete rohkus ja kaasahaaravus. Lisaks on psühhadeelikumide järel üpris tavaliseks unetus. Teisest küljest võib muidugi võimalus olla, et hallutsisatsioonid tekkisid ajukoore rakkude ergutamisega ning ajulainete nõrgenemine näitas spontaanset sensoorsete kogemuste teket. Seletusi võib tõenäoliselt rohkemgi välja mõelda. Pole ka välistatud, et ajulained võivad vahel teadvust tugevdada, mida eriti gamma lainete puhul võib oletada.

PCP tugevdas prefrontaalse koore madala sagedusega laineid nagu ka somatosensoorsetes aladel, kuid viimastes nõrgenesid samas kõrgemasageduslikud (üle teeta rütmi) lained. Kõrgema doosi juures tugevnesid sensoorsete alade lained, mis tundub loogiliselt arvestades PCP tundetuks tegevat ja kusagilt maalt üldnarkoosi esile kutsuvat toimet. Hallutsisatsioone on, kuid mõtlemine, enesekontroll (psüühikas ja liigutamises) ning teised prefrontaalse ja motoorse korteksi funktsioonid on inhibeeritud.