Zhrnutie: Štúdia odhaľuje možnú súvislosť medzi dýchaním a zmenami nervovej aktivity na zvieracích modeloch.

zdroj: štát Pennsylvánia

Odborníci na duševné zdravie a meditační guru už dlho pripisujú zámernému dýchaniu schopnosť priniesť vnútorný pokoj, ale vedci úplne nechápu, ako je do tohto procesu zapojený mozog.

Pomocou funkčnej magnetickej rezonancie (fMRI) a elektrofyziológie vedci z Penn State College of Engineering identifikovali možnú súvislosť medzi dýchaním a zmenami nervovej aktivity u myší.

Ich výsledky boli pred zverejnením zverejnené na internete eLife. Výskumníci použili multimodálne techniky súčasne na odstránenie zvukov typicky spojených so zobrazovaním mozgu a na lokalizáciu dýchania, ktoré reguluje nervovú aktivitu.

povedal Nanyin Zhang, zakladajúci riaditeľ Penn State Center for Neurotechnology in Mental Health Research a profesor biomedicínskeho inžinierstva.

Výskumníci v oblasti zobrazovania pri fMRI považovali dýchanie za neneurologický fyziologický dej, ako je tlkot srdca alebo pohyb tela. Náš článok podporuje myšlienku, že dýchanie má nervovú zložku: ovplyvňuje signál fMRI moduláciou nervovej aktivity.

Skenovaním mozgových vĺn hlodavcov v pokoji v anestézii pomocou fMRI vedci odhalili sieť oblastí mozgu zapojených do dýchania.

„Dýchanie je bežnou potrebou takmer všetkých živých zvierat,“ povedal Zhang. Vieme, že dýchanie riadi oblasť v mozgovom kmeni. Nemali sme však úplný obraz o tom, ako boli dýchaním ovplyvnené iné oblasti mozgu.“

Spolu s funkčnou magnetickou rezonanciou výskumníci použili neuroelektrofyziológiu, ktorá meria elektrické a signalizačné vlastnosti v nervovom systéme, na prepojenie dýchania s nervovou aktivitou v cingulárnej kôre – mozgovej oblasti v strede mozgovej hemisféry spojenej s emocionálnou reakciou a reguláciou. .

Súčasné použitie fMRI a elektrofyziológie umožnilo výskumníkom vyvolať zmeny v relevantných neneurónových signáloch fMRI počas zberu údajov, ako je pohyb a výdych oxidu uhličitého.

Zistenia poskytujú pohľad na to, ako súvisia nervová aktivita a signály fMRI v pokoji, povedal Zhang, čo môže informovať budúci zobrazovací výskum o pochopení toho, ako sa neurovaskulárne signály menia v pokoji.

„Keď zvieratá dýchali, merali sme, do akej miery ich mozgová aktivita kolísala s rytmom dýchania,“ povedal Zhang. „Keď sa tento prístup rozšíri na ľudí, mohol by poskytnúť automatizovaný prehľad o tom, ako ovládať dýchanie spoločné pre meditačné praktiky, ktoré môžu pomôcť znížiť stres a úzkosť.“

Spojenie medzi nervovou aktivitou v cingulárnej kôre a rytmom dýchania môže podľa Changa naznačovať, že rytmy dýchania môžu ovplyvniť emocionálny stav.

„Keď sme úzkostní, naše dýchanie sa často zrýchľuje,“ povedal Zhang. „V reakcii na to sa niekedy zhlboka nadýchneme. Alebo keď sa sústredíme, máme tendenciu zadržiavať dych. To sú príznaky, že dýchanie môže ovplyvniť funkciu mozgu. Dýchanie nám umožňuje ovládať naše emócie, napríklad keď potrebujeme zmeniť funkciu mozgu Naše zistenia podporujú túto myšlienku.“

Budúce štúdie sa môžu zamerať na pozorovanie mozgu u ľudí počas meditácie, aby analyzovali priamy vzťah medzi pomalým, zámerným dýchaním a nervovou aktivitou, tvrdí Chang.

„Naše chápanie toho, čo sa deje v mozgu, je stále povrchné,“ povedal Zhang. „Ak výskumníci zopakujú štúdiu na ľuďoch pomocou rovnakých techník, možno budú schopní vysvetliť, ako meditácia moduluje nervovú aktivitu v mozgu.“

O tomto výskume v Neuroscience News

autor: Mária Chubrinská
zdroj: štát Pennsylvánia
Kontakt: Maria Chubrinsky – Pensylvánia
obrázok: Obrázok je vo verejnej doméne

pozri tiež

pôvodné vyhľadávanie: otvorený prístup.
„Nervové lešenie siete fMRI spojené s dýchanímNapísal Wenyu Tu a kol. eLife

Zhrnutie

Nervové lešenie siete fMRI spojené s dýchaním

Dýchanie môže viesť k pohybu a oxidu uhličitému₂ Kolísanie počas skenov funkčnej magnetickej rezonancie (rsfMRI) v pokojovom stave, ktoré by viedli k neneurologickým účinkom v signáli rsfMRI. Medzitým, ako kritický fyziologický proces, môže dýchanie priamo meniť nervovú aktivitu v mozgu, a tak môže modulovať signalizáciu rsfMRI.

Táto potenciálna nervová zložka vo vzťahu dýchania k fMRI je však do značnej miery nepreskúmaná. Na ilustráciu tohto problému sme tu súčasne zaznamenali elektrofyziologické, rsfMRI a respiračné signály u myší.

Naše údaje ukazujú, že dýchanie skutočne koreluje so zmenami v nervovej aktivite, čo dokazuje vzťah fázového uzamknutia medzi rozdielmi v pomalom dýchaní a silou gama pásma elektrofyziologického signálu zaznamenaného v prednej cingulárnej kôre.

Zaujímavé je, že rozdiely v pomalom dýchaní súvisia aj s odlišnou sieťou rsfMRI, ktorá je sprostredkovaná neurónovou aktivitou gama pásma. Okrem toho mozgová sieť spojená s dýchaním zmizne, keď sa nervová aktivita na úrovni mozgu umlčí v izoelektrickom stave, pričom dýchanie zostane zachované, čo potvrdzuje nevyhnutnú úlohu nervovej aktivity v tejto sieti.

Celkovo táto štúdia identifikuje mozgovú sieť súvisiacu s dýchaním podporovanú nervovou aktivitou, ktorá predstavuje novú zložku vo vzťahu medzi dýchaním a fMRI, ktorá sa líši od artefaktov spojených s dýchaním pri fMRI. Otvára novú cestu na skúmanie interakcií medzi dýchaním, nervovou aktivitou a mozgovými sieťami v pokojovom stave v zdravých aj chorých podmienkach.