瑜伽和冥想的实践者声称呼吸可以使头脑平静。怀疑论者可能认为这都是他们的想法。嗯,就是这样。确切地说，在脑干中。
根据今天发表的研究，研究人员在老鼠的脑干中发现了一个大约175个神经元的亚群，它们似乎监控着呼吸节奏，影响着动物的平静或兴奋程度。
这些神经元位于脑干的呼吸控制中心，周围环绕着数千个神经元，这些神经元产生呼吸节律，供呼吸肌使用。
然而，新发现的神经元并不参与呼吸节奏的产生。缺乏这些神经元的老鼠仍然能够呼吸，但变得异常平静。当把它们放在一个有很多令人兴奋的气味的新环境中(这些气味通常会刺激它们去探索)，这些老鼠就会变得悠闲自在，大部分时间都坐着梳理毛发。
这一发现揭示了一种方式，即呼吸等基本自主功能背后的神经元可以与管理高级心理状态的区域进行交流。它可以解释为什么瑜伽练习者和冥想者可以使用缓慢的、有控制的呼吸来达到平静的状态，以及为什么人们在紧张的情况下或在恐慌发作时可以从深呼吸中受益。
换句话说，就像你的精神状态会影响你的呼吸一样，你的呼吸节奏也会影响你的感觉。
“我们认为这是一种双向联系，”加州大学旧金山分校的研究员、该研究的合著者凯文·雅克尔(Kevin Yackle)告诉mental_floss。“这些神经元监测呼吸活动，然后将其传回大脑的其他部分，以指示动物正在做什么。这种呼吸信号会影响动物的大脑状态。”
一个偶然的发现
Yackle说，这对研究人员来说是一个意想不到的发现。
这项研究的目的是更准确地描绘出每种神经元对呼吸的影响。Yackle说，了解这种机制的细节可能具有重要的医学意义。例如，在心脏病学中，我们对心脏节律如何产生的详细了解导致了控制心肌收缩的药物的开发。“但是当你想到呼吸时，我们没有任何方法可以从药物上控制它，”雅克尔说。例如，这种药理学方法可以帮助早产儿，他们的呼吸神经回路尚未完全发育，因此需要机械通气。
研究小组首先观察了一组名为preBötzinger复合体的神经元，它控制着呼吸节奏。加州大学洛杉矶分校(UCLA)神经生物学教授杰克·费尔德曼(Jack Feldman)于1991年发现了这一现象，他也是目前这项研究的合著者。(该团队最近揭示了叹气的生物学重要性。)研究的目的是确定这一簇神经元中的不同子集，并找出每种类型的神经元对呼吸的贡献。
研究人员找到了一个由175个神经元组成的小组，这些神经元具有特定的基因特征，表明它们在产生呼吸节奏中起着至关重要的作用。但杀死老鼠脑干中的这些细胞证明他们的猜测是错误的。老鼠继续正常呼吸。
“我真的很失望，”雅克尔回忆道。“但那时我们在这个项目上投入了太多精力，所以我只是继续观察，试图找出发生了什么。”
然而，雅克尔很快注意到一个微妙的区别:老鼠的呼吸变慢了。
路径的说明(绿色)，直接co
nnts呼吸中心到唤醒中心和大脑的其他部分。图片来源:Kevin Yackle, Lindsay A. Shwarz, Kaewen Kam, Jordan M. Sorokin, John R. Huguenard, Jack L. Feldman Liqun Luo，和Mark Krasnow
一个封闭的循环
解释这种变化的一种方法是，想象呼吸模式受到动物心理状态的影响。研究人员为这一观点找到了更多证据。
通常，老鼠会在一个新的笼子里嗅来嗅去。如果呼吸和大脑其他部分之间有联系的想法是正确的，那么这些短暂的深呼吸可以加强探索动物的警觉状态，创造一个反馈循环。但是，如果这个链条中缺少一个关键的组成部分，这个循环就会被破坏。当研究人员测试这一理论时，正如预期的那样，当把它们放在刺激的环境中时，缺乏这一神经元亚群的老鼠比它们未受影响的笼子中的老鼠表现出更少的兴奋。脑电图显示，这些动物的脑电波模式也表明它们处于平静的精神状态。
追踪这些神经元后发现，它们与脑干的另一部分蓝斑相连，蓝斑因其在应对压力的生理反应以及警惕性和注意力方面的作用而闻名。
Yackle说:“我们认为呼吸中心的这些神经元将呼吸信号传递给蓝斑，通过这样做，它们基本上是在大脑的许多部分发送一个信号，然后可以引起觉醒的变化。”
作者指出，由呼吸系统症状引发的恐慌发作对可乐定有反应，可乐定是一种“沉默”蓝斑基因的药物。深呼吸也能起到类似的作用，它能抑制来自呼吸神经元亚群到蓝斑的唤醒信号。
他们写道:“尽管呼吸通常被认为是一种自主行为，但高级大脑功能可以对呼吸进行精细的控制。”“相反，我们的结果表明，呼吸中心对高级大脑功能有直接而有力的影响。”
直接在人类身上进行测试将是一个挑战。但其他研究的间接证据表明，呼吸可以影响大脑状态。
例如，睡眠研究人员已经证明，在人们睡觉时，呼吸模式的改变有时会先于类似警觉或清醒状态的大脑活动。
