نوسان عصبی
بررسی اجمالی

نوسانات عصبی در سراسر سیستم عصبی مرکزی و در تمام سطوح، و شامل، پتانسیل میدان محلی و در مقیاس بزرگ نوسانات که می‌تواند توسط اندازه‌گیری‌های کامپیوتری (EEG)اندازه‌گیری شود. به‌طور کلی، نوسانات را می‌توان با فرکانس، دامنه و فاز آن‌ها مشخص کرد. این خواص سیگنال می‌تواند از ضبط‌های عصبی با استفاده از تجزیه و تحلیل فرکانس زمان استخراج شود. در نوسانات وسیع، تغییرات دامنه ای به دلیل تغییرات در هماهنگ سازی در یک گروه عصبی در نظر گرفته می‌شود که به عنوان هماهنگ سازی محلی نامیده می‌شوند. علاوه بر هماهنگ سازی محلی، فعالیت نوسانی ساختارهای عصبی (تک سلولی یا گروه‌های عصبی) هماهنگ می‌شوند. نوسانات عصبی و هماهنگ سازی با بسیاری از توابع شناختی مانند انتقال اطلاعات، ادراک، کنترل موتور و حافظه مرتبط است.
نوسان‌های عصبی در فعالیت‌های عصبی تولید شده توسط گروه‌های بزرگ نورون بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. فعالیت‌های قوی مغز را می‌توان با تکنیک‌هایی مانند EEG اندازه‌گیری کرد. به‌طور کلی، سیگنال‌های EEG دارای محتوای طیف گسترده‌ای شبیه به نویز صورتی است، اما همچنین فعالیت‌های نوسان در پهنای فرکانسی مشخص را نشان می‌دهد. اولین پهنای فرکانسی کشف شده و شناخته شده، فعالیت آلفا (۸ تا ۱۲ هرتز) که می‌تواند در هنگام بیداری آرام از لوب آوندی مشاهده شود و هنگامی که چشم بسته‌است، افزایش می‌یابد. سایر باندهای فرکانس عبارتند از: دلتا (1 – ۴ هرتز)، تتا (4 – ۸ هرتز)، بتا (13 – ۳۰ هرتز)، گامای ضعیف(30 – ۷۰ هرتز) و گامای قوی (70 – ۱۵۰ هرتز). در واقع، سیگنال EEG به‌طور چشمگیری در طول خواب تغییر می‌کند و انتقال از فرکانس‌های بالا به فرکانس‌های پایین مانند آلفا صورت میگیرد. در واقع، مراحل مختلف خواب معمولاً با محتوای طیفی EEG مشخص می‌شود. در نتیجه، نوسان‌های عصبی با حالت‌های شناختی مانند آگاهی و خودآگاهی مرتبط است.
گرچه نوسانات عصبی در فعالیت مغز انسان عمدتاً با استفاده از EEG بررسی می‌شود، اما همچنین با استفاده از تکنیک‌های تهاجمی مانند ضبط تک واحد می‌توان فعالیت مغز را مشاهده کرد. نورون‌ها می‌توانند الگوهای ریتمیک پتانسیل‌های عمل و اسپایک تولید کنند. برخی از انواع نورون‌ها تمایل به آتش در فرکانس‌های خاص، به اصطلاح رزوناتور. رگبار نورونی یکی دیگر از شکل‌های ریتمیک است. فعالیت نوسانی نیز می‌تواند در شکل نوسانات پتانسیل غشاء زیر باند (یعنی عدم وجود پتانسیل عمل) مشاهده شود. اگر عصب‌های متعدد همزمان تحریک شوند، می‌توانند موجب نوسان در پتانسیل‌های محلی شوند. مدل‌های کمی می‌توانند قدرت نوسان‌های عصبی را تخمین بزنند.
نوسان‌های عصبی معمولاً از یک چارچوب ریاضی مورد مطالعه قرار می‌گیرند و متعلق به حوزه "نورودینامیک"، محدوده تحقیقاتی در علوم شناختی است که متمرکز بر شخصیت پویا فعالیت عصبی در توصیف عملکرد مغز است. که یک سیستم دینامیکی را در نظر می‌گیرد و از معادلات دیفرانسیل برای توصیف نحوه فعالیت عصبی در طول زمان استفاده می‌کند. و به‌طور خاص، هدف آن است که الگوهای دینامیکی فعالیت مغز را به توابع شناختی مانند ادراک و حافظه مرتبط سازد. در شکل بسیار انتزاعی، نوسانات عصبی را می‌توان با به صورت فرم بسته تحلیل کرد هنگامی که در یک محیط فیزیکی بیشتر واقع گرایانه مورد مطالعه قرار می‌گیرد، فعالیت‌های نوسانی به‌طور کلی با استفاده از شبیه‌سازی کامپیوتری یک مدل محاسباتی مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
توابع نوسان‌های عصبی گسترده هستند و برای انواع مختلف فعالیت‌های نوسان متفاوت هستند. نمونه‌هایی از تولید فعالیت‌های ریتمیک مانند ضربان قلب و اتصال عصبی ویژگی‌های حسی در درک، مانند شکل و رنگ یک شی است. نوسان‌های عصبی نقش مهمی در بسیاری از اختلالات عصبی مانند هماهنگ سازی بیش از حد در طول فعالیت تشنج در صرع و ترمور در بیماران مبتلا به پارکینسون دارند. فعالیت نوسانی نیز می‌توانید استفاده برای کنترل دستگاه‌های خارجی در رابط مغز و کامپیوتر، که در آن افراد می‌توانند یک دستگاه خارجی را با مغز خود کنترل کنند.