Buvo paskelbtas naujas tyrimas Moksliniai pranešimai rodo, kad kvėpavimas turi lemiamą vaidmenį koordinuojant smegenų veiklą prefrontaliniame smegenų tinkle budrumo metu. Išvados suteikia naujų įžvalgų apie ryšį tarp kvėpavimo ir pažinimo apdorojimo ir gali turėti svarbių pasekmių meditacinėms praktikoms, apimančioms kontroliuojamą kvėpavimą.

Ankstesni tyrimai parodė, kad kvėpavimas gali turėti didelį poveikį smegenų veiklai ir pažinimo procesams. Pavyzdžiui, kvėpavimo modelių pokyčiai buvo siejami su dėmesio, susijaudinimo ir emocinių būsenų pokyčiais. Kvėpavimo sistema taip pat dalijasi nerviniais keliais ir ryšiais su smegenų sritimis, susijusiomis su pažinimu.

Savo naujame tyrime mokslininkai sutelkė dėmesį į specifinę struktūrą, vadinamą reuniens branduoliu (Reu), kuri veikia kaip ryšys tarp prefrontalinės žievės ir hipokampo. Tyrėjai norėjo ištirti, kaip šiame tinkle reguliuojamas nervinės veiklos sinchronizavimas, ypač gama ritmo dažnių diapazone.

Gama ritmas yra specifinis elektrinio aktyvumo smegenyse modelis, kuriam būdingi aukšto dažnio svyravimai gama dažnių diapazone, paprastai apie 30–80 ciklų per sekundę (Hz). Tai yra ryškus smegenų veiklos bruožas ir yra susijęs su įvairiais pažinimo procesais, įskaitant dėmesį, suvokimą, atmintį ir sąmoningumą.

„Mus suintrigavo mintis, kad kvėpavimas gali priversti smegenų tinklus nuolat persijungti iš sinchroninės ir asinchroninės būsenos. Nervų veiklos sinchronizavimas yra pagrindinis smegenų mechanizmas, glaudžiai susijęs su pažinimu, ypač kai jis atsiranda gama dažniu prefrontalinėse srityse”, – paaiškino. pagrindinis autorius. Dilor PashaLavalo universiteto doktorantas ir narys Timofejevo laboratorija.

„Taip pat žinoma, kad būdraujant didžioji dalis nervų veiklos kintamumo kyla dėl pojūčių, kuriuos sukeliame judesiais. Kvėpavimas yra vienas iš tų elgesio būdų, kurie stimuliuoja stebėtinai įvairius pojūčius, pradedant mechaniniais ir šiluminiais pojūčiais, kuriuos sukelia tekantis oras. per nosį, užuosti, krūtinės išsiplėtimo pojūtį, chemosensibilizaciją dėl svyruojančio anglies dioksido ir deguonies kiekio ir net klausos, kurią gali paskatinti oro srauto garsas.

„Nenuostabu, kad kvėpavimas gali paskatinti nervų veiklą daugelyje smegenų regionų, kaip buvo parodyta neseniai atliktų tyrimų metu. Supratimas, kaip kvėpavimas veikia smegenų veiklą, padeda suprasti pagrindinius klausimus apie pažinimo patirtį ir neatsiejamą kūno ir proto ryšį.”

Atlikdami tyrimą, mokslininkai naudojo gyvūnų modelius, ypač kates ir peles. Jie implantavo elektrodus įvairiuose smegenų regionuose, įskaitant prefrontalinę žievę, hipokampą, vidurinės linijos talamą ir įvairias žievės sritis. Jie užregistravo vietinio lauko potencialus (LFP) ir atliko intraląstelinius įrašus, kad išmatuotų atskirų neuronų elektrinį aktyvumą. Tyrėjai taip pat stebėjo gyvūnų kvėpavimą fiksuodami temperatūros pokyčius šalia šnervių arba naudodami pjezoelektrinio jutiklio juostą, uždėtą ant gyvūno krūtinės.

Mokslininkai išsiaiškino, kad gama ritmas vaidina svarbų vaidmenį suprantant ryšį tarp kvėpavimo ir smegenų veiklos. Buvo susiejimas arba sinchronizavimas tarp gama svyravimų ir kvėpavimo ciklo tam tikruose smegenų regionuose, ypač prefrontalinėje žievėje ir vidurinėje talamuose. Tai reiškia, kad gama svyravimai šiuose regionuose yra moduliuojami arba įtakojami kvėpavimo ciklo, o specifinės virpesių fazės atitinka skirtingas kvėpavimo fazes.

„Pagrindinė mūsų tyrimo išvada yra ta, kad kvėpavimas yra pagrindinis širdies stimuliatorius pabudusių smegenų kognityvinėse srityse“, – PsyPost sakė Pasha. „Iškvėpimo metu priekinės skilties sritys pradeda svyruoti gama ir sutampa su talaminio branduolio rekombinacija – regionu, kuris yra svarbi jungtis tarp priekinės žievės ir hipokampo.”

„Palengvinus ilgalaikį koordinavimą šiame kognityviniame tinkle, kvėpavimo ciklai gali priversti konkrečius laiko langus, kurie pagerina pažinimo procesą. Tai gali paaiškinti, kaip kvėpavimo pratimai arba sąmoninga kvėpavimo kontrolė meditacijos metu gali pakeisti pažinimo ir emocines būsenas.”

Įdomu tai, kad kvėpavimo ir smegenų veiklos sinchronizavimas daugiausia buvo stebimas budrumo metu, o tai rodo, kad tai konkrečiai susiję su sąmoninga budrumo būsena.

„Kai gyvūnai pradėjo miegoti, pastebėjome, kad gama svyravimai atsiejo nuo kvėpavimo ciklų ir buvo susieti su vidiniais miego svyravimais, tokiais kaip suktukai“, – paaiškino Pasha. „Mums šis pastebėjimas buvo ypač stebinantis, nes kvėpavimas tęsiasi reguliariai net miego metu. Tai rodo, kad egzistuoja iki šiol neatrastas procesas, kuris kontroliuoja gama virpesių ryšį su kvėpavimu budrumo būsenoje.”

Tyrėjai taip pat ištyrė, iš kur smegenyse ateina su kvėpavimu susiję signalai. Jie teigia, kad smegenų dalis, vadinama entorinine žieve, kuri gauna įvestį iš uoslės sistemos, gali būti įtraukta į signalų, susijusių su kvėpavimu, generavimą.

„Viena iš mūsų išvadų buvo ta, kad buvo atkurtas granulocitų sinapsinio aktyvumo kvėpavimas talaminiame branduolyje“, – PsyPost pasakojo Pasha. Tačiau neaišku, kokie talaminiai įėjimai skatina šią sinapsinę veiklą. Kaip žino bet kuris neurologijos studentas, vienintelė jutimo struktūra, kuri nėra projektuojama į talamą, yra uoslės sistema, o tai rodo, kad alternatyvus kelias perduoda kvėpavimo ciklus į talamą.

Antra, mes ištyrėme ramiai besiilsinčių gyvūnų pabudimo elgesį ir netyrėme, kaip gama svyravimai keičiasi didėjant kvėpavimo dažniui aktyvaus budrumo elgesio metu, pavyzdžiui, tyrinėjant. Dėl šio klausimo skaitytojus kviečiame perskaityti du puikius tyrimus, kuriuose išsamiai buvo nagrinėjamas sąmoningumo elgesio ir smegenų veiklos ryšys: Karalis ir Sirota, 2022 Nature Communications ir Girin et al. 2021 m. mokslinės ataskaitos. “

„Smegenys nuolat stebi pojūčius, kuriuos sukeliame savo elgesiu“, – sakė Pasha. „Su kiekvienu įkvėpimu, kiekvienu judesiu, kiekvienu nutrūkusiu ryšiu, smegenys tave stebi 🎶 😊.

studija“,Kvėpavimas reguliuoja gama sinchronizaciją prefrontaliniame talaminiame tinkleParašė Delor Pasha, Sylvain Chauvet, Maxim Cherozya ir Igor Timofejev.