นักวิจัยบางคนโต้แย้งความถูกต้องหรือความหมายของกิจกรรมคลื่นแกมมาที่ตรวจพบโดยEEG บนหนังศีรษะ เนื่องจากแถบความถี่ของคลื่นแกมมาทับซ้อนกับ แถบความถี่ของคลื่น ไฟฟ้ากล้ามเนื้อ (EMG) ดังนั้น การบันทึกสัญญาณแกมมาอาจปนเปื้อนด้วยกิจกรรมของกล้ามเนื้อ^{[ 16 ]}การศึกษาที่ใช้เทคนิคการทำให้กล้ามเนื้อเป็นอัมพาตได้ยืนยันว่าการบันทึก EEG บนหนังศีรษะมีสัญญาณ EMG ที่สำคัญ^{[ 17 ] [ 18 ]}และสัญญาณเหล่านี้สามารถติดตามไปยังพลวัตการเคลื่อนไหวเฉพาะที่ เช่นอัตราการเคลื่อนไหวของดวงตา^{[ 19 ]}หรือการกระทำของการเคลื่อนไหวอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับศีรษะ ความก้าวหน้าในการประมวลผลและการแยกสัญญาณ เช่น การประยุกต์ใช้การวิเคราะห์ส่วนประกอบอิสระหรือเทคนิคอื่นๆ ที่อิงตามการกรองเชิงพื้นที่ได้รับการเสนอเพื่อลดการปรากฏของสิ่งรบกวน EMG ^{[ 16 ]}

ในตำรา EEG บางเล่ม ผู้ใช้จะได้รับคำแนะนำให้ติดอิเล็กโทรดที่เปลือกตาเพื่อตรวจจับสัญญาณเหล่านี้ รวมถึงติดอิเล็กโทรดที่หัวใจ 1 อัน และติดอิเล็กโทรดอีก 2 อันที่ด้านข้างของคอ เพื่อตรวจจับสัญญาณกล้ามเนื้อจากร่างกายส่วนล่างลงไปจากคอ

คลื่นแกมมาอาจมีส่วนร่วมในการก่อตัวของการรับรู้ ที่สอดคล้องกันและเป็นหนึ่งเดียว หรือที่รู้จักกันในชื่อปัญหาของการรวมในปัญหาการเชื่อมโยงเนื่องจากการซิงโครไนซ์ที่ชัดเจนของอัตราการยิงของเซลล์ประสาทในบริเวณสมองที่แตกต่างกัน^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}คลื่นแกมมา 40  Hzได้รับการเสนอแนะครั้งแรกว่ามีส่วนร่วมในจิตสำนึกทางสายตาในปี 1988 ^{[ 23 ]}เช่น เซลล์ประสาทสองเซลล์สั่นพร้อมกัน (แม้ว่าจะไม่ได้เชื่อมต่อกันโดยตรง) เมื่อวัตถุภายนอกเพียงชิ้นเดียวกระตุ้นสนามรับรู้ของแต่ละเซลล์ การทดลองต่อมาโดยนักวิจัยคนอื่นๆ อีกมากมายได้แสดงให้เห็นปรากฏการณ์นี้ในการรับรู้ทางสายตาที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟรานซิส คริกและคริสตอฟ โคชในปี 1990 ^{[ 24 ]}ได้โต้แย้งว่ามีความสัมพันธ์ที่สำคัญระหว่างปัญหาการเชื่อมโยงและปัญหาของจิตสำนึกทางสายตา และเป็นผลให้ การสั่นแบบซิงโครนัส 40 Hz อาจมีส่วนเกี่ยวข้องในเชิงสาเหตุต่อการรับรู้ทางสายตาเช่นเดียวกับการเชื่อมโยงทางสายตา ต่อมาผู้เขียนกลุ่มเดียวกันได้แสดงความสงสัยเกี่ยวกับแนวคิดที่ว่าการสั่น 40  เฮิรตซ์เป็นเงื่อนไขที่เพียงพอสำหรับการรับรู้ทางสายตา^{[ 25 ]}

การทดลองหลายครั้งที่ดำเนินการโดยโรดอลโฟ ลินาสสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าพื้นฐานของจิตสำนึกในสภาวะตื่นและในความฝันคือการสั่น 40  เฮิรตซ์ทั่วทั้งเปลือกสมองในรูปแบบของกิจกรรมวนซ้ำแบบทาลามัส-เปลือกสมอง ในบทความสองฉบับที่มีชื่อว่า "การสั่น 40 เฮิรตซ์ที่สอดคล้องกันบ่งบอกถึงสภาวะความฝันในมนุษย์" (Rodolfo Llinás และ Urs Ribary, Proc Natl Acad Sci USA 90:2078-2081, 1993) และ "เกี่ยวกับความฝันและการตื่น" (Llinas & Pare, 1991) Llinás เสนอว่าการรวมกันเป็นเหตุการณ์ทางปัญญาเดียวอาจเกิดขึ้นได้จากการรวมกันพร้อมกันของสิ่งที่เฉพาะเจาะจงและไม่เฉพาะเจาะจงกิจกรรมความถี่ 40  เฮิรตซ์ตามแนวแกนรัศมีของเดนไดรต์ในองค์ประกอบของเปลือกสมอง และการสั่นพ้องนั้นถูกปรับเปลี่ยนโดยก้านสมองและได้รับเนื้อหาจากข้อมูลทางประสาทสัมผัสในขณะตื่น และกิจกรรมภายในระหว่างการฝัน ตามสมมติฐานของ Llinás ซึ่งเป็นที่รู้จักในชื่อสมมติฐานการสนทนาระหว่างทาลามัสและเปลือกสมองเกี่ยวกับจิตสำนึกมีการเสนอว่าการสั่นความถี่ 40  เฮิรตซ์ที่พบได้ทั้งในขณะตื่นและในขณะฝันนั้นมีความสัมพันธ์กับกระบวนการรับรู้ ซึ่งเป็นผลมาจากความสอดคล้องกันการสั่นพ้อง ที่ 40  เฮิรตซ์ระหว่างวงจรทาลามัส-คอร์เท็กซ์ที่เฉพาะเจาะจงและไม่เฉพาะเจาะจง ในงานของ Llinás & Ribary (1993) ผู้เขียนเสนอว่าวงจรที่เฉพาะเจาะจงให้เนื้อหาของการรับรู้ และวงจรที่ไม่เฉพาะเจาะจงให้การเชื่อมโยงเชิงเวลาที่จำเป็นสำหรับความเป็นเอกภาพของประสบการณ์การรับรู้

บทความนำโดยAndreas K. Engel และคณะในวารสารConsciousness and Cognition (1999) ที่โต้แย้งว่าการซิงโครไนซ์ตามเวลาเป็นพื้นฐานของจิตสำนึก กำหนดสมมติฐานคลื่นแกมมาไว้ดังนี้: ^{[ 26 ]}

สมมติฐานคือ การประสานกันของการปล่อยกระแสประสาทสามารถทำหน้าที่ในการรวมกลุ่มเซลล์ประสาทที่กระจายตัวอยู่เข้าด้วยกัน และกระบวนการนี้อาจเป็นพื้นฐานของการเลือกข้อมูลที่มีความเกี่ยวข้องทางด้านการรับรู้และพฤติกรรม

กลไกที่เสนอคือคลื่นแกมมามีความสัมพันธ์กับจิตสำนึกทางประสาทผ่านกลไกของการใส่ใจอย่างมีสติ:

คำตอบที่เสนออยู่ในคลื่นที่กำเนิดจากทาลามัส กวาดสมองจากด้านหน้าไปด้านหลัง 40 ครั้งต่อวินาที ดึงวงจรประสาทต่างๆ ให้ประสานกับการรับรู้และด้วยเหตุนี้จึงนำการรับรู้มาสู่พื้นหน้าของความสนใจ หากทาลามัสเสียหายแม้เพียงเล็กน้อย คลื่นนี้จะหยุดลง การรับรู้จะไม่เกิดขึ้น และผู้ป่วยจะเข้าสู่ภาวะโคม่าอย่างรุนแรง^{[ 21 ]}

ดังนั้น ข้ออ้างก็คือ เมื่อกลุ่มเซลล์ประสาทเหล่านี้สั่นไหวพร้อมกันในช่วงเวลาชั่วคราวของการยิงที่ประสานกัน พวกมันจะช่วยนำความทรงจำและการเชื่อมโยงจากการรับรู้ทางสายตาไปสู่แนวคิดอื่นๆ^{[ 27 ]} สิ่งนี้จะนำเมทริกซ์แบบกระจายของกระบวนการทางปัญญามารวมกันเพื่อสร้างการกระทำทางปัญญาที่สอดคล้องกันและประสานงานกัน เช่น การรับรู้ ซึ่งนำไปสู่ทฤษฎีที่ว่าคลื่นแกมมาเกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาการเชื่อมโยง^{[ 20 ]}

คลื่นแกมมาถูกสังเกตพบในฐานะการซิงโครไนซ์ของระบบประสาทจากสัญญาณภาพในสิ่งเร้า ทั้งที่รับรู้และ ไม่รับ รู้ ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}งานวิจัยนี้ยังช่วยให้เข้าใจถึงวิธีที่การซิงโครไนซ์ของระบบประสาทอาจอธิบายถึงการสั่นพ้องแบบสุ่ม ในระบบประสาทได้ ^{[ 32 ]}

กิจกรรมคลื่นแกมมาที่เปลี่ยนแปลงไปมีความเกี่ยวข้องกับความผิดปกติทางอารมณ์เช่นโรคซึมเศร้าขั้นรุนแรงหรือโรคอารมณ์สองขั้วและอาจเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ ที่มีศักยภาพ ในการแยกแยะระหว่างโรคอารมณ์ขั้วเดียวและโรคอารมณ์สองขั้ว ตัวอย่างเช่น ผู้ป่วยที่เป็นมนุษย์ที่มีคะแนนความซึมเศร้าสูงจะแสดงสัญญาณแกมมาที่แตกต่างกันเมื่อทำภารกิจทางอารมณ์ เชิงพื้นที่ หรือทางคณิตศาสตร์ นอกจากนี้ยังพบสัญญาณแกมมาที่เพิ่มขึ้นในบริเวณสมองที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายโหมดเริ่มต้นซึ่งโดยปกติจะถูกระงับในระหว่างภารกิจที่ต้องใช้ความสนใจอย่างมาก แบบจำลองสัตว์ฟันแทะที่มีพฤติกรรมคล้ายโรคซึมเศร้ายังแสดงจังหวะแกมมาที่บกพร่องอีกด้วย^{[ 33 ]}

พบว่ากิจกรรมของคลื่นแกมมาลดลงในผู้ป่วยโรคจิตเภทโดยเฉพาะอย่างยิ่ง แอมพลิจูดของการแกว่งของคลื่นแกมมาลดลง เช่นเดียวกับการซิงโครไนซ์ของบริเวณสมองต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับงานต่างๆ เช่น การรับรู้ สิ่งแปลกปลอมทางสายตาและการรับรู้แบบเกสตัลท์ผู้ป่วยโรคจิตเภทมีผลการปฏิบัติงานแย่ลงในงานพฤติกรรมเหล่านี้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการรับรู้และความจำในการจดจำอย่างต่อเนื่อง^{[ 34 ]}เชื่อกันว่าพื้นฐานทางชีววิทยาประสาทของการทำงานผิดปกติของคลื่นแกมมาในโรคจิตเภทนั้นเกี่ยวข้องกับเซลล์ประสาท อินเตอร์นิวรอน GABAergic ที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายการสร้างจังหวะคลื่นสมองที่รู้จักกันดี^{[ 35 ]} การรักษา ด้วยยาต้านโรคจิตซึ่งช่วยลดอาการทางพฤติกรรมบางอย่างของโรคจิตเภท แต่ไม่ได้ฟื้นฟูการซิงโครไนซ์ของคลื่นแกมมาให้กลับสู่ระดับปกติ^{[ 34 ]}

การสั่นของแกมมาพบได้ในอาการชัก ส่วนใหญ่ ^{[ 5 ]}และอาจมีส่วนทำให้เกิดอาการชักใน โรค ลมชักได้ สิ่งเร้าทางสายตา เช่น ลายเส้นขนาดใหญ่ที่มีความคมชัดสูง ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่ากระตุ้นให้เกิดอาการชักในโรคลมชักที่ไวต่อแสงยังกระตุ้นการสั่นของแกมมาในคอร์เทกซ์ที่เกี่ยวข้องกับการมองเห็นด้วย^{[ 36 ]}ในระหว่างเหตุการณ์ชักเฉพาะจุด จะสังเกตเห็นการซิงโครไนซ์ของจังหวะแกมมาสูงสุดของเซลล์ประสาทระหว่างกลางในบริเวณที่เกิดอาการชักเสมอ และการซิงโครไนซ์จะแพร่กระจายจากบริเวณที่เกิดอาการชักไปยังบริเวณที่ก่อให้เกิดโรคลมชักทั้งหมด^{[ 37 ]}

มีการสังเกตพบพลังงานแถบแกมมาที่เพิ่มขึ้นและการตอบสนองแกมมาที่ล่าช้าในผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ (AD) ^{[ 4 ] [ 38 ]}ที่น่าสนใจคือ แบบจำลองหนู tg APP-PS1 ของ AD แสดงให้เห็นพลังงานการสั่นของแกมมาที่ลดลงในคอร์เทกซ์เอนโทไรนัล ด้านข้าง ซึ่งส่งสัญญาณรับรู้ต่างๆ ไปยังฮิปโปแคมปัสและมีส่วนร่วมในกระบวนการความจำที่คล้ายคลึงกับที่ได้รับผลกระทบจากโรค AD ในมนุษย์^{[ 39 ]}นอกจากนี้ยังพบพลังงานแกมมาช้าในฮิปโปแคมปัสที่ลดลงในแบบจำลองหนู 3xTg ของ AD ด้วย^{[ 40 ]}

การกระตุ้นด้วยคลื่นแกมมาอาจมีศักยภาพในการรักษาโรคอัลไซเมอร์และโรคความเสื่อมของระบบประสาท อื่นๆ การกระตุ้น ด้วย แสงของ เซลล์ประสาทอินเตอร์นิวรอนที่ส่งสัญญาณอย่างรวดเร็วในช่วงความถี่คลื่นแกมมาได้รับการสาธิตครั้งแรกในหนูในปี 2552 ^{[ 41 ]}การเหนี่ยวนำหรือการซิงโครไนซ์ของการสั่นของคลื่นแกมมาในฮิปโปแคมปัสและการส่งสัญญาณที่ 40  เฮิรตซ์ผ่านการกระตุ้นแบบไม่รุกรานในช่วงความถี่แกมมา เช่น แสงวาบหรือพัลส์ของเสียง^{[ 3 ]}ช่วยลด ปริมาณ อะไมลอยด์เบต้าและกระตุ้นไมโครเกลียในแบบจำลองหนู 5XFAD ที่ได้รับการยอมรับอย่างดีของโรคอัลไซเมอร์^{[ 42 ]}การทดลองทางคลินิกในมนุษย์ในภายหลังเกี่ยวกับการกระตุ้นด้วยคลื่นแกมมาแสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงความรู้ความเข้าใจเล็กน้อยในผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ที่ได้รับแสง เสียง หรือสิ่งกระตุ้นทางสัมผัสใน ช่วง 40 เฮิรตซ์^{[ 1 ]}อย่างไรก็ตาม กลไกทางโมเลกุลและเซลล์ที่แน่นอนซึ่งการกระตุ้นด้วยคลื่นแกมมาช่วยบรรเทาพยาธิสภาพของโรคอัลไซเมอร์ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

ความไวเกินและภาวะบกพร่องทางความจำอันเนื่องมาจากกลุ่มอาการฟราจิลเอ็กซ์อาจเชื่อมโยงกับความผิดปกติของจังหวะแกมมาในคอร์เทกซ์รับความรู้สึกและฮิปโปแคมปัสตัวอย่างเช่น พบว่าการซิงโครไนซ์ของการสั่นของแกมมาลดลงในคอร์เทกซ์รับเสียงของผู้ป่วย FXS แบบจำลองหนูที่ขาด FMR1 ของ FXS แสดงให้เห็นอัตราส่วนที่เพิ่มขึ้นของคลื่นแกมมาช้า (~25–50  Hz) ต่อคลื่นแกมมาเร็ว (~55–100  Hz) ^{[ 40 ]}

การซิงโครไนซ์ของคลื่นแกมมาที่มีแอมพลิจูดสูงสามารถเหนี่ยวนำได้ด้วยตนเองผ่านการทำสมาธิผู้ที่ฝึกสมาธิมาเป็นเวลานาน เช่น พระภิกษุ ชาวทิเบต แสดงให้เห็นทั้งกิจกรรมของแถบแกมมาที่เพิ่มขึ้นในสภาวะพื้นฐาน รวมถึงการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของการซิงโครไนซ์ของแกมมาในระหว่างการทำสมาธิ ซึ่งกำหนดโดย EEG บนหนังศีรษะ^{[ 2 ]} fMRI ในพระภิกษุกลุ่มเดียวกันนี้เผยให้เห็นการกระตุ้นที่มากขึ้นของคอร์เทกซ์อินซูลาร์ ด้านขวา และนิวเคลียสคอเดตในระหว่างการทำสมาธิ^{[ 43 ] ดังนั้นกลไกทางชีววิทยาประสาทของการเหนี่ยวนำการซิงโครไนซ์ ของ} แกมมาจึงมีความ ยืดหยุ่นสูง^[ 44 ^]หลักฐานนี้อาจสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าความรู้สึกของสติสัมปชัญญะ ความสามารถในการจัดการความเครียด และสมาธิ ซึ่งมักกล่าวกันว่าดีขึ้นหลังจากการทำสมาธิ ล้วนมีพื้นฐานมาจากกิจกรรมของแกมมา ในการประชุมประจำปี 2005 ของสมาคมประสาทวิทยาศาสตร์ องค์ดาไลลามะองค์ปัจจุบันได้แสดงความคิดเห็นว่า หากประสาทวิทยาศาสตร์สามารถเสนอวิธีการเหนี่ยวนำประโยชน์ทางจิตวิทยาและชีววิทยาของการทำสมาธิโดยไม่ต้องฝึกฝนอย่างเข้มข้น พระองค์ "จะเป็นอาสาสมัครที่กระตือรือร้น" ^{[ 45 ]}

กิจกรรมแกมมาที่เพิ่มขึ้นยังได้รับการสังเกตในสมองในช่วงเวลาใกล้ตาย ในการศึกษาในปี 2013 การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) จากหนูทดลองที่เกิด ภาวะหัวใจหยุดเต้นเผยให้เห็นการเพิ่มขึ้นชั่วคราวของการแกว่งของคลื่นแกมมาที่ซิงโครไนซ์กันภายในเวลาประมาณ 30 วินาทีแรกหลังจากหัวใจหยุดเต้น ซึ่งเกิดขึ้นก่อน EEG ที่เป็นเส้นตรง (“แบน”) กิจกรรมนี้เกิดขึ้นทั่วทั้งคอร์เทกซ์และมีความสอดคล้องกันสูง และแสดงให้เห็นการเชื่อมโยงข้ามความถี่และการเชื่อมต่อแบบมีทิศทางในระดับที่เกินกว่าสภาวะตื่นตัวปกติ^{[ 46 ]}

การศึกษาในปี 2023 ได้ขยายผลการค้นพบเหล่านี้ไปยังมนุษย์โดยการวิเคราะห์สัญญาณ EEG และ คลื่นไฟฟ้าหัวใจจากผู้ป่วยโคม่า 4 รายก่อนและหลังการถอนการสนับสนุนการหายใจ ผู้ป่วย 2 ใน 4 รายแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและชัดเจนของพลังงานแกมมาหลังจากเริ่มมี ภาวะขาดออกซิเจน ทั่วร่างกาย โดยเพิ่มขึ้นเป็นปัจจัยตั้งแต่ประมาณ 2 ถึง 391 เท่าเมื่อเทียบกับค่าพื้นฐาน พร้อมกับการเพิ่มขึ้นของการเชื่อมโยงความถี่ข้ามของคลื่นแกมมากับการสั่นที่ช้าลง และการเพิ่มขึ้นของการเชื่อมต่อการทำงานและการกำหนดทิศทางระหว่างซีกสมองในแถบแกมมา กิจกรรมดังกล่าวมีความเข้มข้นในบริเวณรอยต่อระหว่างขมับ-ข้างขมับ-ท้ายทอย ซึ่งเป็นบริเวณด้านหลังที่บางครั้งเรียกว่า "โซนร้อน" ซึ่งคิดว่ามีความสำคัญต่อการประมวลผลอย่างมีสติ^{[ 47 ]}

เนื่องจากการแกว่งของแกมมาเกี่ยวข้องกับการรับรู้ ผู้เขียนจึงเสนอว่าการพุ่งขึ้นเหล่านี้อาจแสดงถึงความสัมพันธ์ทางประสาทของจิตสำนึกที่ซ่อนเร้น ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับประสบการณ์ใกล้ตาย ที่ชัดเจน ซึ่งรายงานโดยผู้รอดชีวิตจากภาวะหัวใจหยุดเต้นบางราย พวกเขาเตือนไม่ให้สรุปอย่างหนักแน่น: ตัวอย่างมีขนาดเล็กมาก ผู้ป่วยสองรายที่แสดงการพุ่งขึ้นนั้นมีประวัติการชัก (แม้ว่าจะไม่เกิดขึ้นในช่วงหลายชั่วโมงก่อนเสียชีวิต) และเนื่องจากผู้ป่วยไม่รอดชีวิต กิจกรรมที่สังเกตได้จึงไม่สามารถเชื่อมโยงกับประสบการณ์ส่วนตัวที่รายงานได้^{[ 47 ]}ผู้แสดงความคิดเห็นก่อนหน้านี้ได้โต้แย้งในทำนองเดียวกันว่ากิจกรรมที่เทียบเคียงได้ในสัตว์ แม้ว่าจะน่าสนใจ แต่ก็ไม่น่าจะสามารถอธิบายประสบการณ์ใกล้ตายได้เพียงอย่างเดียว^{[ 48 ]}

• คลื่นเดลต้า – (0.1 – 4  เฮิรตซ์)
• คลื่นธีตา – (4 – 7  เฮิรตซ์)
• คลื่นมิว – (7.5 – 12.5  เฮิรตซ์)
• คลื่น SMR – (12.5 – 15.5  เฮิรตซ์)
• คลื่นอัลฟา – (7 (หรือ 8) – 12  เฮิรตซ์)
• คลื่นเบต้า – (12 – 30  เฮิรตซ์)
• คลื่นแกมมา – (32 – 100  เฮิรตซ์)
• การสั่นความถี่สูง – (มากกว่า ~80  เฮิรตซ์)