為了研究瀕死體驗(NDE)中的振蕩變化,我們分析了從腦電圖記錄到死亡過渡期間的神經元振蕩。我們分析了四個感興趣的時間窗:
(1)發作間期(II)窗可捕捉臨床發作後385 ~ 415 s的活動。
(2)(2)左抑制(LS)窗口的目標是在左半球和雙側半球活動抑制之間的中點,從510到540 s的總光譜功率。
(3)雙側抑制(BS)窗口跨越雙側半球活動抑制和臨床心臟驟停之間的時間間隔為690 ~ 720 s。
(4)最後一個窗口期包括心臟驟停後(post-ca),即在心臟驟停和腦電圖記錄結束之間的中點810 ~ 840 s。
圖2 (A)10-20系統的全球EEG輸出,伴隨著900秒的同步EKG信號,包括癲癇發作、左腦半球活動抑制、雙側大腦半球活動抑制和心臟驟停。左面板表示左腦半球,右面板表示右腦半球。(A)癲癇發作終止後240秒(時間窗:170-230秒),在大腦半球抑制(694秒)和心臟驟停(720秒)發生之前,左側神經元活動停止(470秒)。在BS和ca之間,多導聯(FP1、f7、p3、FP2、t4)捕獲的EEG波幅急劇下降。ca後,腦電圖波幅整體下降。
(B)900 s記錄的全球腦電(16通道)絕對(左)和相對(右)功率譜圖。光譜圖的z軸採用對數比例尺熱圖,藍色表示低功率,黃色表示高功率。陷波濾波器應用在60赫茲和它的超諧波是可見的固體水平藍線。絕對和相對伽瑪波段功率在bs和ca之間占主導地位,而低頻活動(< 25 Hz)在記錄的時間內下降。
(C) 以癲癇發作和左腦抑制(II窗:385-415 s)、左腦和雙側半球抑制(LS窗:510-540 s)之間的腦電活動中點為中心的30-s時間序列頻帶的平均絕對(左)和相對(右)功率雙側抑制和心臟驟停(bs窗口:690-720 s),最後,心臟驟停和記錄結束(後ca窗口:810-840 s)。白色背景表示屬於左y軸的條形圖,灰色背景表示屬於右y軸的條形圖。
簡單來說,研究人員在心臟停止跳動的前後,觀察到了一個神經振蕩頻段的特殊增加,即所謂的伽馬振蕩,同時伴隨其他的振蕩頻率劇降,如德爾塔、西塔、阿爾法和貝塔。也就是在心臟驟停後,觀察對象其他腦波活躍度暴跌的同時,儘管伽馬振蕩類腦電波絕對活躍度下降,但相對活躍度當時較之前有顯著增強。此外,跨頻譜耦合分析也發現,即使腦額葉血流停止之後的即刻,左半球的伽馬波活躍度仍較其他腦波更強。
其中,小於25赫茲的低頻活動的絕對(圖2b)和相對光譜功率(圖2b)在腦電圖(EEG)記錄過程中下降。當雙側半球活動停止時,窄帶和寬頻伽馬功率絕對值會暫時增加,在臨床上心臟停搏後會下降。在抑制雙側半球活動後,可以看到伽馬波段功率的激增(圖2c左面板窄γ帶和寬γ帶的紅條;Ⅱ絕對γ NB:0.06 μ v²,Ⅱ絕對γ BB:0.04 μ v²,BS絕對γ NB:0.14 μ v²,BS絕對γ BB:0.2 μ v²),這一增量也被確定為窄帶和寬頻伽瑪的相對功率。換句話說,雙側大腦半球活動抑制後,伽馬功率及其占總光譜功率的百分比都會增加。在心臟驟停之後,伽馬活動的絕對功率與之前所有的時間窗口相比都有所下降(圖2c左面板窄、寬γ帶的藍條;post-CA絕對γ NB:0.02 μ v²,post-CA絕對γ BB:0.02 μ v²)。相反,相對功率譜顯示,與發作間期相比,相對伽馬功率活動有所增加。
我們發現雙側抑制神經元活動後,θ活性降低,絕對γ功率增加。心臟驟停後,相對γ帶功率增加,而δ、β和α帶活性降低。最後,我們觀察到α波段對窄帶和寬頻伽馬活動的強烈調製。
同時不同電極間的相干分析也被用來估計頻率分辨依賴性的腦電信號。圖3顯示了所感興趣的四個時間窗中每對不同電極的平均幅度平方相干性。對於我們的數據,我們觀察到對於較慢的頻帶(delta、theta和alpha),心臟驟停(Post-ca)後的整體相干性與發作間期(II)和左半球抑制(LS)間期相比減弱。對於較快的頻帶(beta和gamma),除了在雙側抑制(bs)和心臟驟停(Post-ca)期間窄帶gamma與早期相比略有增加外,相干性幾乎保持不變。
圖3不同區間和頻帶的腦電動態平均成對相干性。計算不同區域電極間的成對相干性的平均值。誤差條表示平均值的標準誤差。慢條帶(delta、theta和alpha)顯示心臟驟停(ca後)與發作間期(II)和左半球活動抑制(ls)相比,相干性降低。較快的頻帶顯示出幾乎不變的平均相干性水平,在雙側抑制(BS)和心臟驟停(Post-ca)後,窄伽馬相干性略有增加。
圖4.計算髮作間期(Ⅱ)、左半球活動停止(LS)、雙側活動抑制(BS)和心臟驟停後(post-ca)的相位振幅交叉頻率共模圖。第1欄代表左腦外側半球,第2欄顯示左內側電極。三路和4th柱狀電極分別代表右內側和右外側半球。對於每一對頻帶,色碼為相位調幅指數。X軸表示用於相位提取的波段,y軸表示用于振幅提取的波段。在發作間期窗內,α帶活動的相位調節著側電極的γ功率和寬頻活動。在抑制左半球活動的過程中,θ帶和α帶的相位調節左半球內、外側電極的γ帶振幅。最後,在雙側活動停止和ca後,α帶相位繼續調節左內側電極的γ和寬頻功率。
通過分析數據,科學家可以發現,這位老人的腦電波與人們在做夢、回憶和冥想期間的腦電波一樣,這表明當人在死去時,的確很可能重新體驗眼前流逝的過往生活片段。
之前,科學家在可控條件之下,觀察過瀕死小白鼠的大腦活動,並發現有類似的現象。這意味著,在死亡期間,大腦可能會組織並執行一種生物反應,這種反應在物種中間是可以保存的。當然,該研究是基於單個案例,且數據來源於神經系統受損的人,這或許會讓觀察數據的解釋存在變數,對研究結論有影響,且數據具有一定局限性,不一定適用於每個人。下一步,研究人員計劃調查更多案例。