يمكن للتنفس أن يعدل بشكل ملموس الاستجابات العصبية في جميع أنحاء الدماغ

ملخص: تكشف الدراسة عن وجود صلة محتملة بين التنفس وتغيرات نشاط الخلايا العصبية في النماذج الحيوانية.

مصدر: ولاية بنسلفانيا

لطالما اعتبر ممارسو علم النفس ومعلمو التأمل أن التنفس المتعمد لديه القدرة على إحداث السلام الداخلي ، لكن العلماء لا يفهمون تمامًا كيف يشارك الدماغ في هذه العملية.

باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) والفيزيولوجيا الكهربية ، حدد باحثو كلية ولاية بنسلفانيا للهندسة صلة محتملة بين التغيرات في التنفس والنشاط العصبي في الفئران.

تم نشر نتائجهم على الإنترنت قبل النشر eLife. استخدم الباحثون تقنيات متعددة الوسائط في وقت واحد لتدمير الضوضاء المرتبطة عادةً بتصوير الدماغ والتحكم في كيفية تحكم التنفس في النشاط العصبي.

قال نانيين تشانغ ، الأستاذ المشارك في الطب الحيوي والمدير المؤسس لمركز ولاية بنسلفانيا لأبحاث الصحة العقلية في التكنولوجيا العصبية: “تم نشر حوالي مليون ورقة بحثية عن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي – وهي تقنية تصوير تسمح للباحثين بفحص نشاط الدماغ في الوقت الفعلي”. هندسة.

“يعتقد الباحثون في مجال التصوير أن التنفس في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي هو عمل غير عصبي فيزيولوجيا مثل معدل ضربات القلب أو حركة الجسم. تقدم ورقتنا فكرة أن التنفس له مكون عصبي: فهو يؤثر على إشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي عن طريق تعديل النشاط العصبي.”

باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لمسح موجات الدماغ من القوارض المخدرة ، كشف الباحثون عن شبكة من مناطق الدماغ المشاركة في التنفس.

قال تشانغ “التنفس هو حاجة مشتركة لجميع الكائنات الحية تقريبا”. “نحن نعلم أن التنفس يتم التحكم فيه من خلال منطقة واحدة في القصبة الهوائية ، لكن ليس لدينا صورة كاملة لكيفية تأثر مناطق أخرى في الدماغ بالتنفس.

إلى جانب التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ، استخدم الباحثون الفيزيولوجيا الكهربية العصبية ، التي تقيس الخصائص الكهربائية والإشارات في الجهاز العصبي التي تربط التنفس بالنشاط العصبي في القشرة الحزامية ، وهي منطقة دماغية مرتبطة بالاستجابة العاطفية والتنظيم.

سمح استخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي والفيزيولوجيا الكهربية للباحثين بإثارة تغييرات إشارات الرنين المغناطيسي الوظيفي غير العصبية ، مثل الحركة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، أثناء جمع البيانات.

وقال تشانغ إن النتائج توفر نظرة ثاقبة حول كيفية ارتباط النشاط العصبي وإشارات الرنين المغناطيسي الوظيفي أثناء الراحة ، مما قد يُفيد أبحاث التصوير المستقبلية حول فهم كيفية تغير الإشارات العصبية الوعائية أثناء الراحة.

وقال تشانغ “عندما تتنفس الحيوانات ، قمنا بقياس مدى تقلب نشاط أدمغتها مع إيقاعها التنفسي”. “عندما يمتد هذا النهج إلى البشر ، يمكن أن يوفر نظرة آلية حول كيفية التحكم في التنفس الشائعة لممارسات التأمل يمكن أن تساعد في تقليل التوتر والقلق.”

وفقًا لـ Zhang ، فإن العلاقة بين النشاط العصبي في القشرة الحزامية وإيقاع الجهاز التنفسي قد تشير إلى أن إيقاعات الجهاز التنفسي يمكن أن تؤثر على الحالة العاطفية.

قال تشانغ: “عندما نكون في حالة قلق ، فإن تنفسنا غالبًا ما يتسارع”. “استجابة لذلك ، نأخذ أنفاسًا عميقة أحيانًا. أو عندما نركز ، نحبس أنفاسنا. علامات على أن التنفس يؤثر على نشاط دماغنا. يسمح لنا التنفس بالتحكم في عواطفنا ، على سبيل المثال ، عندما نحتاج إلى تغيير نشاط دماغنا. النتائج التي توصلنا إليها اقترح أن تدعم الفكرة.

وفقًا لـ Zhang ، يمكن أن تركز الدراسات المستقبلية على مراقبة الدماغ عند البشر أثناء التأمل لتحليل الارتباط المباشر بين التنفس البطيء والمتعمد والنشاط العصبي.

وقال تشانغ “فهمنا لما يحدث في الدماغ لا يزال سطحيًا للغاية”. “إذا تابع الباحثون دراسة على البشر باستخدام نفس التقنيات ، فقد يتمكنون من شرح كيف يغير التأمل النشاط العصبي في الدماغ.”

حول هذا أخبار أبحاث علم الأعصاب

مؤلف: ماريا زوبرينسكي
مصدر: ولاية بنسلفانيا
اتصال: ماريا زوبرينسكي – ولاية بنسلفانيا
صورة: الصورة في المجال العام

READ  عروض ضوئية غامضة في كاليفورنيا حطام فضائي صيني يسقط على الأرض

شاهد المزيد

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“الأساس العصبي لشبكة الرنين المغناطيسي الوظيفي المرتبطة بالتنفس“وينيو دو وآخرون. eLife

ملخص

الأساس العصبي لشبكة الرنين المغناطيسي الوظيفي المرتبطة بالتنفس

يمكن أن يحفز التنفس الحركة وثاني أكسيد الكربون₂ التقلبات أثناء عمليات المسح بالرنين المغناطيسي الوظيفي (rsfMRI) في حالة الراحة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى آثار غير عصبية في إشارة rsfMRI. وفي الوقت نفسه ، كعملية فسيولوجية مهمة ، يمكن أن يؤدي التنفس مباشرة إلى تغيير نشاط الخلايا العصبية في الدماغ ، وبالتالي تعديل إشارة rsfMRI.

ومع ذلك ، يظل هذا المكون العصبي المحتمل في علاقة التنفس بالرنين المغناطيسي الوظيفي غير مستكشف إلى حد كبير. لتوضيح هذه المشكلة ، سجلنا في نفس الوقت إشارات الفيزيولوجيا الكهربية و rsfMRI والجهاز التنفسي في الفئران.

تُظهر بياناتنا أن التنفس مرتبط بالفعل بتغيرات نشاط الخلايا العصبية ، كما يتضح من علاقة قفل الطور بين التغيرات التنفسية البطيئة وقوة نطاق جاما للإشارة الكهربية المسجلة في القشرة الحزامية الأمامية.

ومن المثير للاهتمام ، أن الاختلافات التنفسية البطيئة مرتبطة بشبكة RSfMRI المميزة ، والتي يتوسط فيها النشاط العصبي لفرقة جاما. بالإضافة إلى ذلك ، تختفي شبكة الدماغ المرتبطة بالتنفس عندما يتم إسكات النشاط العصبي للدماغ بالكامل في حالة كهربائية متساوية أثناء الحفاظ على التنفس ، مما يؤكد الدور الضروري للنشاط العصبي في هذه الشبكة.

مجتمعة ، تحدد هذه الدراسة شبكة الدماغ المرتبطة بالتنفس الكامنة وراء النشاط العصبي ، والتي تمثل مكونًا جديدًا في علاقة التنفس بالرنين المغناطيسي الوظيفي rsfMRI والتي تختلف عن القطع الأثرية المتعلقة بالتنفس بالرنين المغناطيسي الوظيفي. يفتح هذا طريقة جديدة للتحقيق في التفاعلات بين التنفس والنشاط العصبي وشبكات الدماغ في حالة الراحة في الحالات الصحية والمريضة.