Mu-rytmus (μ-rytmus, rolandický rytmus, senzomotorický rytmus, arkoidní (arceau) rytmus, obloukový (wicketový) rytmus, hřebenový rytmus, obloukový rytmus) - rytmus mozku - periodické kolísání biopotenciálů v senzomotorické oblasti mozkové kůry na frekvenci 8 - 13 Hz (nejčastěji 9 - 11 Hz). Tyto výkyvy lze zaznamenat pomocí elektroencefalografie (EEG), magnetoencefalografie (MEG) nebo elektrokortikografie (ECOG). Nejvýraznější ve stavu fyzického klidu. Na rozdíl od alfa rytmu , který se vyskytuje s podobnou frekvencí v zadní části hlavy nad zrakovou kůroutaké v klidu je mu rytmus lokalizován nad motorickou kůrou . U člověka k potlačení mu dochází, když provádí pohyb nebo po určitém tréninku, když si pohyb vizualizuje představuje). Toto potlačení se nazývá desynchronizace (snížení amplitudy signálu), protože důvodem výskytu rytmických vzorů na EEG je synchronní aktivita velkého počtu neuronů . Navíc je mu-rytmus potlačen, když člověk pozoruje provádění pohybů jiného člověka. Ramachandran a kolegové navrhli, že se jedná o známku toho, že se zrcadlový neuronový systém podílí na potlačení mu-rytmu [1] [2] , nicméně existují odpůrci této teorie [3] . Rytmus mu je předmětem zájmu mnoha vědců. Například při studiu vývoje nervového systému jsou zajímavé detaily formování mu-rytmu v dětství a dětství a jeho role v procesech učení [4] . Vzhledem k tomu, že někteří vědci se domnívají, že porucha autistického spektra (ASD) je do značné míry spojena se změnami v systému zrcadlových neuronů [1] [5] [6] , a že suprese mu odráží aktivitu zrcadlových neuronů [2] , mnozí z těchto vědců jsou zajímá se o studium mu rytmu u lidí s poruchami autistického spektra. Mu-rytmus je široce používán při konstrukci rozhraní mozek-počítač (MCI). S rozvojem systémů MCI lékaři doufají, že lidem s těžkým postižením poskytnou nové způsoby komunikace, manipulace a pohybu v prostoru [7] .
Systém zrcadlových neuronů byl objeven v 90. letech 20. století u makaků [6] . Výzkum našel neurony, které se spouštějí, když opice vykonávají jednoduché úkoly, stejně jako když opice sledují někoho jiného, kdo provádí podobné jednoduché úkoly [8] . To naznačuje, že tyto neurony hrají důležitou roli v mozku, který zpracovává pohyby jiných lidí bez jejich fyzického opakování. Tyto neurony se nazývají zrcadlové neurony a tvoří systém zrcadlových neuronů. Rytmus mu je potlačen, když tyto neurony vystřelí. Díky tomuto jevu mohou vědci zkoumat aktivitu zrcadlových neuronů u lidí [9] . Existují důkazy, že zrcadlové neurony existují jak u lidí, tak u zvířat. Předpokládá se, že zrcadlové neurony u lidí jsou umístěny v pravém laterálním okcipitotemporálním gyru , levém dolním parietálním laloku , pravém předním parietálním laloku a levém dolním frontálním gyru [6] [10] [11] . Někteří výzkumníci se domnívají, že potlačení mu rytmu může být důsledkem aktivity zrcadlových neuronů a jde o integrační zpracování aktivity zrcadlového neuronového systému na vysoké úrovni [2] [12] [13] [14] . Studie na opicích (za použití invazivních záznamových metod) a na lidech (pomocí EEG a fMRI ) ukázaly, že zrcadlové neurony nejen vystřelí během motorické aktivity, ale také reagují na záměr [15] .
Centrální rytmus podobný alfa, který reaguje poklesem amplitudy na nezávislé i pozorované pohyby, nacházíme u novorozenců od 11. týdne věku při frekvenci 3 Hz. Frekvence jeho kmitů se během prvního roku života rychle zvyšuje a dosahuje 6-8 Hz. Většina výzkumníků má tendenci považovat tento centrální rytmus za mu-rytmus novorozenců, který má stejnou povahu jako u dospělých. S věkem se frekvence mu-rytmu stále zvyšuje, ve 4 letech dosahuje 9 Hz a v dospělosti se ustálí na 10 Hz [16] .
Rytmus mu je považován za indikátor dětských napodobovacích schopností . Schopnost napodobování hraje důležitou roli v rozvoji motoriky , používání nástrojů a porozumění příčině a následku prostřednictvím sociální interakce [10] . Imitace je nezbytnou součástí rozvoje sociálních dovedností a porozumění neverbálním podnětům [4] . Rytmus mu je přítomen u dospělých i dětí před a po provedení pohybového úkolu, který je doprovázen jeho desynchronizací. U kojenců při provádění účelných pohybů je však míra desynchronizace větší než u dospělých. Podobný obraz je pozorován nejen při samostatných pohybech, ale i při pozorování pohybů jiné osoby [4] .
Autismus je spojen s deficitem sociální interakce a komunikace . Mu rytmus a systém zrcadlových neuronů jsou studovány z hlediska jejich možné role při rozvoji této nemoci. U zdravého člověka se zrcadlové neurony spouští při provádění akcí nebo při pozorování jiné osoby při provádění akcí. U lidí s autismem se zrcadlové neurony aktivují (a tudíž jsou mu vlny potlačeny) pouze tehdy, když člověk provádí nějakou akci sám o sobě, nikoli však při pozorování akcí druhé osoby [1] [5] . Tento objev vedl některé vědce k domněnce, že autismus je spojen se špatnou funkcí zrcadlových neuronů, při které je obtížné porozumět záměrům a cílům jiných lidí [6] . Tato postižení mohou vysvětlit obtíže, které mají lidé s autismem při komunikaci a porozumění ostatním lidem.
Rozhraní mozek-počítač (BCI) jsou nově vznikající technologií, o které se věří, že jednoho dne poskytne lidem s postižením větší nezávislost. Očekává se, že tyto technologie dokážou pomoci lidem, kteří jsou téměř úplně nebo dokonce úplně ochrnutí, například s nemocemi, jako je tetraplegie (kvadriplegie) nebo amyotrofická laterální skleróza . BCI mohou pomoci takovým pacientům komunikovat nebo jim dokonce umožnit ovládat pohyb invalidních vozíků a neuroprotéz [7] [17] . Jedním typem MCI je rozhraní, které používá k ovládání počítače desynchronizaci mu-rytmu řízenou událostmi [7] . Tato metoda sledování mozkové aktivity je založena na skutečnosti, že když je skupina neuronů v klidu, mají tendenci synchronizovaně vystřelovat. Pokud si operátor MKI v duchu představí pohyb („událost“), dojde k desynchronizaci (související s „událostí“). Neurony, které dříve střílely synchronně, získají své individuální, nepodobné vzory střelby. To povede ke snížení amplitudy zaznamenaného signálu, který lze zaznamenat a analyzovat pomocí počítače. Operátoři takových MKI jsou vyškoleni k vizualizaci pohybů nohou, paží a/nebo jazyka. Tyto části těla mají vzdálené projekční zóny mozkové kůry , a proto je lze od sebe nejsnáze odlišit na základě záznamů elektroencefalogramu (EEG) nebo elektrokortikogramu (ECoG) z elektrod umístěných nad motorickým kortexem [7] [18] . Událostmi řízenou desynchronizaci lze použít ve spojení s jinými metodami monitorování elektrické aktivity mozku, což umožňuje vytvoření hybridních BCI, které se často ukazují jako účinnější než BCI využívající pouze jednu metodu monitorování [7] [18] .
Mu-rytmus byl poprvé popsán Gasteauem v roce 1952 [19] a byl jím charakterizován jako „ rythme en arceau “ pro jeho charakteristický obloukovitý průběh. Později, v elektroencefalografické literatuře, byl mu rytmus nazýván roland nebo centrální alfa rytmus, protože jeho ohnisko se nachází v blízkosti centrálního (rolandova) žlábku mozkové kůry a frekvence oscilací se shoduje s frekvencí týlního alfa rytmu [ 16] . Dlouhou dobu se mu však nepřikládal velký význam, neboť se věřilo, že se vyskytuje pouze u malé části lidí [2] . Použití moderních technik analýzy signálu, jako je analýza nezávislých složek , prokázalo přítomnost mu rytmu u většiny zdravých lidí [20] .
Na rozdíl od α-rytmu se μ-rytmus aktivuje při psychické zátěži a psychické zátěži. Provádění jakýchkoli pohybů, bez ohledu na jejich strukturu, sílu, časovou, prostorovou charakteristiku, je vždy doprovázeno zablokováním μ-rytmu. Rytmus je blokován také mentální reprezentací pohybu, stavem připravenosti k pohybu nebo hmatovou stimulací. Málo reaguje na účinky jiných podnětů, jako je světlo a zvuk [2] . Vyjadřuje se u nevidomých, kteří ztrátu zraku kompenzují rozvojem hmatového a motorického zkoumání prostředí, u kterých se vyskytuje třikrát častěji než u vidoucích. Také μ-rytmus je vyjádřen u sportovců (pětkrát častěji než u nesportovců) [21] .
| EEG rytmy | |
|---|---|