Нейробиологи: Работой мозга можно управлять с помощью дыхания

Нейробиологам впервые удалось показать, что активность нейронов головного мозга меняется с циклом дыхания, при этом изменяются и его когнитивные способности. Эта связь может лежать в основе ряда восточных дыхательно-медитативных практик. Об этом сообщает статья, опубликованная в Journal of Neuroscience.

Дыхание определяет ритмичность движения потоков воздуха, проходящих через обонятельные рецепторы. Их активность, в свою очередь, создаёт ритмические возбуждения обонятельной коры, а следом и других участков мозга. Эта зависимость уже не раз продемонстрирована на животных, однако учёным из американского Северо-Западного университета удалось показать, что тот же механизм работает и у людей, влияя даже на выполнение мозгом сложных когнитивных задач.

Кристина Зилано (Christina Zelano) и её коллеги отобрали семерых добровольцев, больных эпилепсией, которые готовились к хирургическому удалению судорожных очагов в мозге. Для более точной локализации нужных участков за несколько дней до операции медики имплантировали им под череп электроды, и учёные получили возможность использовать их в своих экспериментах.

Непосредственное внедрение электродов позволяет проводить замеры электрической активности нейронов с точностью, которая пока недоступна любым непрямым методам, таким как электроэнцефалограмма или томография. Они и позволили обнаружить периодические изменения активности, связанные с ритмом дыхания. Эти колебания проявлялись не только в обонятельной коре, но также в миндалевидном теле и гиппокампе. Интересно, что эффект пропадал, если подопытные дышали через рот — по-видимому, из-за снятия регулярного раздражения обонятельных рецепторов носовой полости.

Миндалина и гиппокамп — важные части лимбической системы, которая играет ключевую роль в реализации многих когнитивных функций, работе механизмов памяти и эмоций, прежде всего страха. Поэтому изменение их активности должно сказываться на решении мозгом самых разных задач. И действительно, дополнительные эксперименты, поставленные Зилано и её соавторами на 60 здоровых добровольцах, подтвердили, что принятие быстрых решений зависит от фазы дыхания, в которое мозг их совершает.

Учёные демонстрировали испытуемым фотографии лиц, предлагая как можно быстрее определить, какой эмоции — страху или удивлению — соответствуют их выражения. На вдохе страх распознавался лучше, чем на выдохе, хотя для удивления такой разницы показать не удалось. И, как можно было ожидать, она полностью пропадала при дыхании через рот. Такая же зависимость была показана и для гиппокампа, точнее говоря, для работы памяти, за которую тот отвечает: в задаче на запоминание предметов добровольцы демонстрировали лучшие результаты, выбирая ответ на вдохе.

По словам Кристины Зилано и её соавторов, этот механизм может указывать на одно из преимуществ ускоренного дыхания, которое вызывает у нас необходимость быстро реагировать на опасную и сложную ситуацию. Кроме того, прямая связь между дыханием и работой мозга может лежать в основе многих дыхательно-медитативных практик и техник введения в изменённое состояние сознания.

Материалы по теме:

Слушая наше дыхание: как работа лёгких влияет на психику человека?