EEG microstates
ای ای جی مائیکرو اسٹیٹس عارضی، نمونوں والی، نیم مستحکم ریاستیں یا الیکٹروینسفالوگرام کے نمونے ہوتے ہیں۔ یہ ملی سیکنڈ سے لے کر سیکنڈ تک کہیں بھی چلتے ہیں اور ان کے بارے میں قیاس کیا جاتا ہے کہ یہ انسانی اعصابی کاموں کے سب سے بنیادی لمحات ہیں، اور اس طرح انہیں "سوچ کے ایٹم" کا لقب دیا جاتا ہے۔ مائیکرو اسٹیٹ تخمینہ اور تجزیہ اصل میں الفا بینڈ کی سرگرمی کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا، حالانکہ وسیع بینڈوتھ ای ای جی بینڈ اب عام طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ مائیکرو اسٹیٹس کے نیم استحکام کا مطلب ہے کہ "عالمی [ای ای جی] ٹپوگرافی طے شدہ ہے، لیکن طاقت مختلف ہو سکتی ہے اور قطعیت الٹ سکتی ہے"۔ بغیر کسی کام کے آرام اور ٹاسک پر عمل درآمد (ایونٹ سے متعلق مائیکرو اسٹیٹس) کے دوران دماغی برقی سرگرمی کے عارضی مائیکرو اسٹیٹس کا تصور ڈیٹریچ لیمن اور ان کے ساتھیوں (دی کے ای وائی انسٹی ٹیوٹ فار برین مائنڈ ریسرچ، یونیورسٹی آف زیورخ، سوئٹزرلینڈ) نے 1971 اور 1987 کے درمیان تیار کیا تھا، (دیکھیں) ڈاکٹرز۔ تھامس کوینگ (یونیورسٹی ہاسپیٹل آف سائیکاٹری، سوئٹزرلینڈ) اور ڈیٹریچ لیمن (کے ای وائی انسٹی ٹیوٹ فار برین مائنڈ ریسرچ، سوئٹزرلینڈ) کو اکثر ای ای جی مائیکرو اسٹیٹ تجزیہ کے علمبرداروں کے طور پر سراہا جاتا ہے۔ یوروپی آرکائیوز آف سائیکاٹری اینڈ کلینیکل نیورو سائنس میں اپنے 1999 کے مقالے میں، کوینگ اور لیمن شیزوفرینیا میں مبتلا افراد کے ای ای جی کا تجزیہ کر رہے تھے، تاکہ اس عارضے کی ممکنہ بنیادی علمی جڑوں کی تحقیقات کی جا سکے۔ انہوں نے ملی سیکنڈ کے پیمانے پر ای ای جی پر اپنی توجہ مرکوز کرنا شروع کر دی۔ انہوں نے طے کیا کہ عام مضامین اور شیزوفرینیا کے شکار افراد دونوں ہی ان مائیکرو اسٹیٹس کا اشتراک کرتے ہیں، لیکن وہ دونوں گروپوں کے درمیان خصوصیات میں مختلف ہیں، اور یہ نتیجہ اخذ کیا کہ: "مومنٹری برین الیکٹرک فیلڈ کی تشکیل دماغ کی عارضی عالمی فعال حالت کا مظہر ہیں۔ فیلڈ کی ترتیبات ذیلی سیکنڈ کی حد ("مائیکرو اسٹیٹس") میں کچھ وقت تک برقرار رہتی ہیں اور ترتیبات کی چند کلاسوں میں مرکوز رہتی ہیں۔ اس کے مطابق، دماغی فیلڈ ڈیٹا کو مؤثر طریقے سے دماغی مائیکرو اسٹیٹس کی دوبارہ واقع ہونے والی کلاسوں کے سلسلے میں کم کیا جا سکتا ہے، وقت کے ساتھ اوور لیپ نہیں ہوتا ہے۔ مختلف ترتیبات مختلف فعال نیورل اینسمبلز کی وجہ سے ہوئی ہوں گی، اور اس طرح مختلف مائیکرو اسٹیٹس فرض کے مطابق مختلف افعال کو نافذ کرتے ہیں۔ ای ای جی سے لے کر مائیکرو اسٹیٹ تک مائیکرو اسٹیٹس کی شناخت اور تجزیہ کرنا کسی کے ای ای جی مائیکرو اسٹیٹ سیکوینس کو الگ کرنا اور تجزیہ کرنا ایک پوسٹ ہاک آپریشن ہے جو عام طور پر اوسط اور فلٹرنگ کے کئی مراحل کا استعمال کرتا ہے۔ جب 1999 میں کوینگ اور لیمن نے اپنا تجربہ چلایا تو انہوں نے کسی مضمون کی آنکھوں سے بند آرام کی حالت ای ای جی سے شروع کر کے ان ترتیبات کی تعمیر کی۔ ای ای جی کے پہلے کئی ایونٹ فری منٹ کو الگ کر دیا گیا، پھر تقریبا 2 سیکنڈ کے ادوار کو دوبارہ فلٹر کیا گیا (بینڈ پاس ≈ 2-20 Hz)۔ ایک بار ایپوکس کو فلٹر کرنے کے بعد، ان مائیکرو اسٹیٹس کو تجزیاتی طور پر کے-مینز کلسٹرنگ، پوسٹ ہاک کے ذریعے اوسط کلاسوں میں کلسٹر کیا گیا۔ مائیکرو اسٹیٹس کی کلسٹرنگ اور اس کے بعد تفویض (نیچے دیکھیں) کے لیے فزی سی-مینز کا استعمال کرتے ہوئے ایک ممکنہ نقطہ نظر بھی تجویز کیا گیا ہے۔ چونکہ دماغ اتنے کم وقت کے پیمانے میں بہت سی تبدیلیوں سے گزرتا ہے، مائیکرو اسٹیٹ تجزیہ بنیادی طور پر اوسط ای ای جی حالتوں کا تجزیہ ہے۔ کوینگ اور لیمن نے کلاسیں، یا بار بار اوسط ای ای جی ترتیبات بنانے کے لیے معیار مقرر کیا۔ ایک بار جب تمام ای ای جی ڈیٹا اکٹھا ہو جاتا ہے، تو ایک "پروٹو ٹائپ" ای ای جی طبقہ منتخب کیا جاتا ہے، جس کے ساتھ دیگر تمام جمع شدہ مائیکرو اسٹیٹس کا موازنہ کیا جاتا ہے۔ اس طرح اوسط کا عمل شروع ہوتا ہے۔ اس "پروٹو ٹائپ" سے تغیر کا حساب یا تو اسے موجودہ کلاس میں شامل کرنے، یا ایک علیحدہ کلاس بنانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ اسی طرح کی ترتیبات کو ایک ساتھ "کلسٹر" کرنے کے بعد، درستگی کے لیے "پروٹوٹائپ" کو منتخب کرنے اور موازنہ کرنے کے عمل کو کئی بار دہرایا جاتا ہے۔ کوینگ اور لیمن نے اس عمل کو مزید تفصیل سے بیان کیا ہے: "10 نقشوں میں سے ہر ایک کے ساتھ ہر پروٹو ٹائپ نقشے کی ای ای جی مقامی ترتیب کی مماثلت کا حساب نقشوں کی قطعیت کو چھوڑنے کے عزم کے گتانک کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے۔ الگ الگ ہر کلاس کے لیے پروٹو ٹائپ نقشوں کو نقشوں کے پہلے مقامی بنیادی جزو کا حساب لگا کر تمام تفویض شدہ نقشوں کو ملا کر اپ ڈیٹ کیا جاتا ہے اور اس طرح نقشے کی قطعیت کو نظر انداز کرتے ہوئے مشترکہ تغیر کو زیادہ سے زیادہ کیا جاتا ہے۔ اس عمل کو شماریاتی موازنہ اور تغیر کے تعین کے لیے استعمال کرنے کے لیے جمع کردہ اعداد و شمار میں سے مختلف بے ترتیب طور پر منتخب کردہ پروٹو ٹائپ نقشوں کا استعمال کرتے ہوئے کئی بار دہرایا جاتا ہے۔ کلاسوں کی تشکیل اور تفویض زیادہ تر مطالعات مائیکرو اسٹیٹ ٹپوگرافی کی وہی 4 کلاسیں ظاہر کرتے ہیں: A: دائیں سامنے سے بائیں پیچھے B: بائیں سامنے سے دائیں پیچھے C: سامنے سے آکسیپیٹل D: زیادہ تر سامنے اور درمیانی سے کلاس C کے مقابلے میں قدرے کم آکسیپیٹل سرگرمی۔ تاہم، بہت سے مطالعات میں دوسرے EEG مائیکرو اسٹیٹ ٹیمپلیٹ نقشے بھی ملے ہیں جن کے معنی خیز ہونے کا امکان ہے۔ مشاہدہ شدہ تغیر کے اعلی تناسب کی وضاحت کے لیے 16 نقشوں پر یکجا کیا گیا۔ آئی سی اے اپروچ کا استعمال کرتے ہوئے 13 نقشے ملے۔ مائیکرو اسٹیٹس کی تعداد 'پائی گئی' اور استعمال کی گئی جزوی طور پر شخص کی علمی حالت کا ایک کام ہے، بلکہ جزوی طور پر مائیکرو اسٹیٹس کو کلسٹر اور تفویض کرنے کے لیے استعمال ہونے والا طریقہ بھی ہے۔ اگرچہ مائیکرو اسٹیٹس کو تاریخی طور پر ہمیشہ تعیناتی طور پر تفویض کیا گیا ہے، حالیہ کام نے یہ بھی تجویز کیا ہے کہ کمپیوٹیشنل، تجزیاتی اور تصوراتی مسائل ہیں جن کو مائیکرو اسٹیٹس کے ممکنہ تجزیہ کے ذریعے حل کیا جا سکتا ہے۔ ایپلی کیشنز انسانی ادراک کی بنیادی تفہیم یہ موجودہ مفروضہ ہے کہ ای ای جی مائیکروسٹیٹس دماغ میں ادراک اور عصبی معلومات کی پروسیسنگ کے بنیادی مراحل کی نمائندگی کرتے ہیں، لیکن اس نظریہ کو مستحکم کرنے کے لیے ابھی بھی بہت زیادہ تحقیق کی ضرورت ہے۔ کوینگ، لیمن اور دیگر۔ 2002 اس مطالعے میں مختلف عمروں کے عام انسانوں میں ای ای جی مائیکرو اسٹیٹ کے تغیرات کی تحقیقات کی گئی۔ اس نے 12، 16، 18، اور 40-60 سال کی عمر کے آس پاس اوسط مائیکرو اسٹیٹ مدت میں اسپائکس کے ساتھ ایک "عمر کے ساتھ جائز، پیچیدہ ارتقاء" دکھایا، جس سے یہ پتہ چلتا ہے کہ ان عمروں میں دماغی ارتقاء نمایاں ہے۔ جہاں تک اس کی وجہ کا تعلق ہے، انہوں نے قیاس کیا کہ یہ اعصابی راستوں کی نشوونما اور تنظیم نو کی وجہ سے تھا، "دماغ کے بافتوں کی نشوونما کے مائیکرو آرکیٹیکچر پر ہونے والے مطالعات میں، یہ مشاہدہ کیا گیا ہے کہ نسبتا غیر منظم سنپیٹک رابطوں کی ابتدائی زیادتی کے بعد، سنپیپس کی تعداد میں بتدریج کمی واقع ہوئی، جبکہ رابطوں کی تنظیم کی ڈگری میں اضافہ ہوا (ہٹنلوچر، 1979 ؛ راکیک اور دیگر، 1986)۔ اس طرح اس بات کا زیادہ امکان ہے کہ مائیکرو اسٹیٹ پروفائل میں مشاہدہ شدہ تبدیلیاں نئے کنکشن کی تشکیل کے بجائے غیر فعال کنکشن کے خاتمے کا باعث بنتی ہیں۔ نیورو بائیولوجیکل عمل کے ساتھ موجودہ نتائج کا ایک اور ممکنہ تعلق اس مشاہدے سے آتا ہے کہ بڑھتی ہوئی عمر کے ساتھ، غیر متناسب مائیکرو اسٹیٹس کم ہوتے ہیں، جبکہ ہم آہنگ مائیکرو اسٹیٹس میں اضافہ ہوتا ہے۔ یہ فرض کرتے ہوئے کہ غیر متناسب مائیکرو اسٹیٹس بنیادی طور پر یکطرفہ دماغی سرگرمی کا نتیجہ ہیں، جبکہ ہم آہنگ مائیکرو اسٹیٹس بنیادی طور پر دو طرفہ سرگرمی کی نشاندہی کرتے ہیں، مشاہدہ شدہ اثرات کارپس کیلوسم کی نشوونما سے متعلق ہو سکتے ہیں، جو جوانی کے آخر تک جاری رہتا ہے (مثال کے طور پر، گیڈ اور دیگر، 1999)۔ وان ڈی ولی، برٹز، اور مشیل، 2010 جنیوا میں محققین کے ذریعہ کی گئی ایک تحقیق میں، عام انسانی مضامین میں ای ای جی مائکروسٹیٹس کی عارضی حرکیات اور ممکنہ فریکٹل خصوصیات کا تجزیہ کیا گیا۔ چونکہ مائیکرو اسٹیٹس ایک عالمی ٹپوگرافی ہیں، لیکن اتنے چھوٹے وقت کے پیمانے پر پائے جاتے ہیں اور اتنی تیزی سے بدلتے ہیں، اس لیے وان ڈی ول، برٹز اور مشیل نے قیاس کیا کہ یہ "خیالات کے ایٹم" عارضی جہت میں فریکٹل کی طرح ہیں۔ یعنی، چاہے اسکیل اپ ہو یا اسکیل ڈاؤن، ای ای جی خود مائیکرو اسٹیٹس کی ایک ترکیب ہے۔ یہ مفروضہ ابتدائی طور پر تیز رفتار وقت کے پیمانے اور ای ای جی مائیکرو اسٹیٹس کی منتقلی اور آرام دہ حالت ایف ایم آر آئی کے بہت سست اشاروں کے درمیان مضبوط ارتباط سے روشن ہوا۔ ای ای جی مائیکرو اسٹیٹس اور ایف ایم آر آئی ریسٹنگ اسٹیٹ نیٹ ورکس (آر ایس این) کے درمیان تعلق مختلف ای ای جی مائیکرو اسٹیٹس کی موجودگی کے ٹائم کورسز کو ہیموڈینامک رسپانس فنکشن (ایچ آر ایف) کے ساتھ جوڑ کر اور پھر انہیں روایتی ایف ایم آر آئی تجزیہ کے لیے عام لکیری ماڈل میں ریگریسر کے طور پر استعمال کرکے قائم کیا گیا تھا۔ چونکہ ایچ آر ایف تیز رفتار ای ای جی پر مبنی سگنل پر ایک مضبوط عارضی ہموار فلٹر کے طور پر کام کرتا ہے، یہ قابل ذکر ہے کہ شماریاتی طور پر اہم ارتباط پایا جا سکتا ہے۔ حقیقت یہ ہے کہ اس ہموار ہونے سے مائیکرو اسٹیٹ ترتیب سے کوئی معلومات لے جانے والے سگنل کو نہیں ہٹایا گیا اور اس کے علاوہ اصل مائیکرو اسٹیٹ ترتیبات اور ریگریسرز عارضی پیمانے پر تقریبا شدت کے دو آرڈرز کے علاوہ ایک ہی رشتہ دار طرز عمل ظاہر کرتے ہیں جس سے پتہ چلتا ہے کہ ای ای جی مائیکرو اسٹیٹس کے ٹائم کورسز پیمانے میں غیر متغیر ہیں۔ یہ پیمانے میں غیر متغیر متحرک فریکٹل کی سب سے مضبوط خصوصیت ہے، اور چونکہ مائیکرو اسٹیٹس عالمی نیورونل نیٹ ورکس کی نشاندہی کرتے ہیں، اس لیے یہ نتیجہ اخذ کرنا جائز ہے کہ یہ مائیکرو اسٹیٹس عارضی طور پر مونوفریکٹل (ایک جہتی فریکٹل) رویے کی نمائش کرتے ہیں۔ یہاں سے ہم اس امکان کو دیکھ سکتے ہیں کہ ایف ایم آر آئی، جو کہ ایک عالمی ٹپوگرافی کی پیمائش بھی ہے، ممکنہ طور پر اس کی مائیکرو اسٹیٹس کا صرف ایک چھوٹا سا مظہر ہے، اور اس طرح اس مفروضے کی مزید حمایت کرتا ہے کہ ای ای جی مائیکرو اسٹیٹس کسی کی عالمی علمی پروسیسنگ کی بنیادی اکائی ہیں۔ نفسیاتی امراض ای ای جی مائیکرو اسٹیٹ کلاسوں کا کنٹرول اور سائیکوسس والے افراد کے درمیان موازنہ کرنے سے اہم نتائج برآمد ہوئے ہیں، جس سے پتہ چلتا ہے کہ سائیکوسس والے افراد کی بنیادی آرام کی حالت بے قاعدہ ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ کسی بھی معلومات پر کارروائی کرنے یا تخلیق کرنے سے پہلے، یہ بے قاعدہ مائیکرو اسٹیٹ ترتیب کی حرکیات کا پابند ہے۔ اگرچہ مائیکرو اسٹیٹ تجزیہ میں کچھ اعصابی بیماریوں کے بنیادی طریقہ کار کو سمجھنے میں مدد کرنے کی بڑی صلاحیت ہے، لیکن ابھی بھی بہت کام اور تفہیم موجود ہے جسے وسیع پیمانے پر قبول شدہ تشخیصی ہونے سے پہلے تیار کرنے کی ضرورت ہے۔ شیزوفرینیا متعدد مطالعات نے شیزوفرینیا کے شکار لوگوں میں ای ای جی مائیکرو اسٹیٹس کی عارضی حرکیات کی تحقیقات کی ہیں۔ پہلے مطالعے میں صحت مند کنٹرول کے خلاف شیزوفرینیا کے شکار افراد میں ای ای جی مائیکرو اسٹیٹس کی عارضی حرکیات کا موازنہ کرتے ہوئے، کوینگ اور لیمن نے بتایا کہ شیزوفرینیا کے شکار افراد کنٹرول کے مقابلے مائیکرو اسٹیٹ کلاس اے میں بہت زیادہ وقت گزارتے ہیں۔ تاہم، شیزوفرینیا کی تحقیق میں دیگر مطالعات نے ایک مختلف تصویر پیش کی ہے۔ 1999 سے 2015 تک کے مطالعات پر مشتمل ایک میٹا تجزیہ سے پتہ چلا ہے کہ مائیکرو اسٹیٹ کلاس سی زیادہ کثرت سے اور سکزوفرینیا کے شکار افراد میں کنٹرول سے زیادہ طویل مدت کے لیے واقع ہوا، جبکہ مائیکرو اسٹیٹ کلاس ڈی کم کثرت سے اور کم مدت کے لیے ہوا۔ ان نتائج کی تصدیق بعد کے میٹا تجزیہ سے بھی ہوئی۔ اسی طرح کی غیر معمولی چیزیں نوعمروں کے ساتھ ایک مطالعہ میں رپورٹ کی گئیں جن میں 22q11.2 ڈیلیشن سنڈروم ہے، ایک ایسی آبادی جس میں سائیکوسس ہونے کا 30 فیصد خطرہ ہے۔ کلاس سی اور ڈی کی غیر معمولی چیزیں شیزوفرینیا کے شکار غیر متاثرہ بہن بھائیوں میں بھی پائی گئیں، جس نے مصنفین کو یہ تجویز کرنے پر مجبور کیا کہ مائیکرو اسٹیٹس سی اور ڈی کی حرکیات شیزوفرینیا کے لیے ایک امیدوار اینڈوفینوٹائپ ہیں۔ گھبراہٹ کی خرابی جولائی 2011 میں، ڈاکٹر کوینگ نے جاپان کی کنازاوا یونیورسٹی کے محققین اور سوئٹزرلینڈ کی برن یونیورسٹی کے دیگر افراد کے ساتھ مل کر گھبراہٹ کی خرابی (پی ڈی) میں مبتلا لوگوں پر مائیکرو اسٹیٹ تجزیہ کیا۔ انہوں نے پایا کہ ان لوگوں نے شیزوفرینیا کے مطالعے کی طرح اسی دائیں-اگلے سے بائیں-پچھلے مائکرو اسٹیٹ میں بہت زیادہ وقت گزارا۔ اس سے عارضی لوب کی خرابی کا پتہ چلتا ہے، جس کی اطلاع پی ڈی والے لوگوں کے ایف ایم آر آئی مطالعات میں دی گئی ہے۔ انہوں نے کنٹرول شدہ مضامین کے مقابلے میں اس مائیکرو اسٹیٹ میں اوسطا 9.26 ملی سیکنڈ زیادہ وقت گزارا۔ یہ غیر معمولی مائیکرو اسٹیٹ کے سلسلے شیزوفرینیا کے مطالعے سے بہت ملتے جلتے ہیں، اور چونکہ اضطراب عام طور پر شیزوفرینیا میں پایا جاتا ہے، اس لیے یہ اعصابی امراض کی مختلف شدتوں اور کسی شخص کے مائیکرو اسٹیٹ کے سلسلے کے درمیان مضبوط ارتباط کی نشاندہی کر سکتا ہے۔ نیند کا تجزیہ 1999 میں، کینٹیرو، ایٹینزا، سالاس، اور گومز نے عام انسانی مضامین میں الفا تال کا مطالعہ 3 حالتوں میں کیا: آنکھیں بند/آرام دہ، نیند کے آغاز پر غنودگی، اور REM نیند۔ انہوں نے پایا کہ اوسط طے شدہ مائیکرو اسٹیٹ کلاسیں 3 مختلف پیرامیٹرز پر شعور کی حالتوں میں مختلف تھیں۔ آنکھوں سے بند آرام کے دوران اوسط مائیکرو اسٹیٹ کا دورانیہ دیگر 2 ریاستوں کے مقابلے میں لمبا تھا۔ نیند کے آغاز پر غنودگی کے دوران فی سیکنڈ مائیکرو اسٹیٹس کی کل تعداد سب سے زیادہ تھی۔ نیند کے آغاز پر غنودگی کے دوران طے شدہ کلاسوں کی تعداد بھی سب سے زیادہ تھی۔ یہ مطالعہ دماغ کی سرگرمی اور ای ای جی حرکیات کی پیچیدگی کو روشن کرتا ہے۔ اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ "الفا (لہر) سرگرمی ہر اشتعال کی حالت میں دماغ کی مختلف معلومات کو انڈیکس کر سکتی ہے"۔ مزید برآں، وہ تجویز کرتے ہیں کہ الفا تال "جاگنے کی حالت کے دوران بصری پرانتستا کی قدرتی گونج تعدد ہو سکتی ہے، جبکہ الفا سرگرمی جو نیند کے آغاز پر غنودگی کی مدت میں ظاہر ہوتی ہے وہ سوتے ہوئے دماغ کے ذریعہ خود سے تیار کردہ ہپناگوجک امیجری کو انڈیکس کر سکتی ہے، اور REM نیند کے معاملے میں ایک فیزک ایونٹ" ہو سکتا ہے۔ ایک اور دعوی یہ ہے کہ مستحکم دماغ کی سرگرمی کی طویل مدت کم مقدار میں انفارمیشن پروسیسنگ کو سنبھال سکتی ہے، اور اس طرح مائیکرو اسٹیٹس میں کچھ تبدیلیاں، جبکہ مختصر، کم مستحکم دماغ کی سرگرمی بڑی مقدار میں مختلف معلومات کو پروسیس کرنے کی عکاسی کر سکتی ہے، اور اس طرح زیادہ مائیکرو اسٹیٹ تبدیلیاں ہو سکتی ہیں۔ یہ بھی دیکھیں اعصابی عوارض کی فہرست حوالہ جات الیکٹروینسفلگرافی