呼吸可能显著地调节大脑神经反应,研究发现

心理健康从业者和冥想大师一直认为故意引起内心的平静呼吸的能力,但科学家们还不完全了解大脑是参与这个过程。使用功能性磁共振成像(fMRI)和电生理学,宾夕法尼亚州立大学工程学院的研究人员发现了一个潜在的老鼠呼吸和神经活动的变化之间的联系。

他们的结果发表在前公布于网上eLife。研究人员使用同步综合技术来清除噪声通常与脑成像和精确调节呼吸神经活动。

“大约有一百万篇论文发表在fMRI-a非侵入性成像技术,允许研究人员检查大脑的活动在实时Nanyin张宾夕法尼亚州立大学脑科学中心创始主任心理健康研究和生物医学工程教授。 

”成像人员曾经认为呼吸是一个非神经生理传播有关的工件,如心跳或身体运动,在fMRI成像。我们介绍了想法,呼吸神经组件:它影响调节神经活动的功能磁共振成像信号。”

通过扫描脑电波的啮齿动物在静息状态下使用fMRI麻醉,研究人员发现大脑区域参与呼吸的一个网络。

“呼吸是几乎所有需要共同生活的动物,”张说。“我们知道在脑干呼吸控制的地区。但是我们没有一个完整的图片其他的大脑区域是如何影响呼吸。”

配合fMRI,研究者使用神经电生理学,衡量电特性和信号在神经系统中,将呼吸与扣带cortex-a大脑区域的神经活动相关的大脑半球的中心情绪反应和监管。同时使用功能磁共振成像和电生理学允许研究人员梳理非神经在fMRI信号变化的相关数据收集、传播有关,如运动和二氧化碳排放。

该研究提供神经活动和fMRI信号在静息状态有关,张说,这可能为未来成像研究了解神经与血管的信号变化而静止。

“动物的呼吸,我们测量他们的大脑活动波动的呼吸节奏,”张说。“当扩展到人类,这种方法可以提供机械的见解如何呼吸控制常见的冥想可以帮助减少压力和焦虑。”

神经活动之间的相关性扣带皮层和呼吸节奏可能表明,呼吸节律的影响情绪状态据张。

“当我们处于焦虑状态时,通常我们的呼吸加速,”张说。“作为回应,我们有时深吸一口气。或者当我们关注,我们倾向于屏住呼吸。这些迹象表明,呼吸可以影响我们的大脑功能。呼吸允许我们控制我们的情绪,例如,当我们需要改变我们的大脑功能。我们的研究结果支持这个想法。”

未来的研究可能会专注于观察大脑人类被试冥想时分析更直接的连接缓慢,有意的呼吸和神经活动,根据张。

“我们理解大脑中发生了什么仍然是肤浅的,”张说。“如果研究人员复制人类使用相同的技术,他们可以解释冥想如何调节大脑神经活动。”