圣地亚哥—在教科书中对大脑如何编码信息的解释中，神经元会对来自感官或其他刺激的输入做出反应，快速爆发出一连串的电信号。当黑暗的房间里灯光亮起时，大脑会以称为“尖峰”的短暂神经冲动爆发来回应。每一个紧密的尖峰群都可比作一个数字位，即计算机使用的二进制开关代码。
然而，神经科学家长期以来也了解大脑中存在的其他形式的电活动。特别是神经元内部和周围有节奏的电压波动——以与美国交流电相同的每秒 60 周频率发生的振荡——引起了该领域的关注。这些伽马波通过改变信号的幅度、频率或相位（一个波相对于另一个波的相对位置）来编码信息——并且有节奏的电压浪涌会影响尖峰的 timing（时间）。
近年来，关于这些类似于用于广播 AM 或 FM 无线电的模拟信号是否可能在分类、过滤和组织认知过程所需的信息流中发挥作用，引发了激烈的争论。它们可能在感知感官输入、集中注意力、形成和回忆记忆以及将各种认知过程耦合到一个连贯的场景中发挥作用。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续报道关于发现和塑造我们当今世界的想法的具有影响力的故事。
人们认为，以伽马频率振荡的神经元群体可能会像管弦乐队的小提琴部分与打击乐部分在时间和节奏上耦合在一起以创作交响乐一样，统一神经活动。研究伽马波的德国法兰克福恩斯特·斯特伦曼研究所的神经科学家 Wolf Singer 说，当伽马波在共振中振荡时，“你会得到非常丰富的行为模式”。正如您汽车的仪表板会与以共振频率振动的马达同步振动一样，分离的神经元群体也可以在共振中耦合。
爱荷华大学的神经科学家 Phillip Gander 在会议上展示了研究结果，表明伽马波可能如何促进工作记忆，即大脑用于立即回忆信息的心理草稿本。Gander 的研究表明，当一个人记住一个音调时，在测试音调发出和要求受试者回忆音调之间的间隔期间，伽马波会在空闲的大脑中激增。穿过听觉皮层和额叶皮层的伽马频率可能有助于暂时记住声音或其他感官输入，以类似于音叉振动后很长时间仍能保持音调的方式将想法保持在脑海中。
并非所有神经科学家都对伽马波的日益增长的兴趣表示赞同。它引发了争议，吸引了大量人群涌入 11 月初在圣地亚哥举行的巨型神经科学学会 (SfN) 年会的一个会议。那里的辩论集中在伽马波是否是大脑运作的基础，或者仅仅是无关紧要的副产品，就像电子放大器的嗡嗡声一样。
一般来说，缺乏大量证据证明伽马波在心理处理中的作用。批评者指出，振荡现象在自然界中随处可见，从海浪有节奏地拍打海岸到公共广播系统中麦克风反馈的刺耳尖叫声。他们认为，电 路振荡的仅仅存在并不意味着它们对神经功能至关重要。“目前，这些都是许多美丽的理论，但缺乏大量的实验测试，”耶鲁大学医学院的系统神经科学家 Jessica Cardin 说，她是 SfN 辩论中的一位怀疑论者。她指出，迄今为止积累的证据并非基于对伽马波与特定神经过程之间因果关系的严格测试。
一个已经达成共识的领域与伽马波在神经和心理障碍中的作用有关。“我是一名精神科医生，我对此感兴趣的原因之一是，伽马节律在许多精神疾病中明显受到干扰，最常见的是精神分裂症和自闭症，”加利福尼亚大学旧金山分校的系统神经科学家 Vikaas Sohal 说。Sohal 也承认，尚未确定振荡是否是认知功能障碍的原因。
一些研究人员已经开始测试改变伽马波是否可能有助于治疗精神障碍。Singer 和其他人的研究表明，人们可以通过使用神经反馈作为一种可能的治疗技术，学会控制大脑皮层特定区域的伽马波强度。华盛顿大学西雅图分校的生理学和生物物理学教授、在 SfN 会议上主持辩论的神经科学家 Elizabeth Buffalo 指出：“有一些关于自闭症儿童生物反馈的小型研究，结果很有希望。”
此外，各种形式的有节奏的电刺激大脑以改变伽马波——以及神经振荡的其他频率——已开始针对广泛的疾病进行测试，包括慢性抑郁症、自闭症、精神分裂症等。 然而，Cardin 警告说，正在测试的治疗方法——使用诸如深部脑刺激和经颅磁刺激等技术——可能只是通过过度刺激或抑制电活动来扰乱大脑回路，从而关闭异常信号。在极端情况下，电休克疗法可以有效地治疗抑郁症，但这种治疗可能无法纠正导致该疾病的异常振荡。
这种关于粗糙工具的相同批评削弱了测试振荡是否是大脑功能的基础，或者仅仅是大脑认知引擎产生的烟雾的实验努力。现有技术对大脑活动的改变过于剧烈，无法提供令人信服的测试。更重要的是，操纵脑波也会改变尖峰的时间，因此很难确定哪种活动——波或尖峰——可能参与正常或异常的神经处理。科学家们一致认为，需要尚未发明的技术来独立地操纵特定神经元中振荡的相位和尖峰的时间。只有这样，才有可能确定哪一个对给定的认知过程负责。