توصلت دراسة إلى أن التنفس يساعد على مزامنة النشاط العصبي في المناطق المعرفية للدماغ المستيقظ

تم نشر بحث جديد في التقارير العلمية يشير هذا إلى أن التنفس يلعب دورًا مهمًا في تنسيق نشاط الدماغ في شبكة الدماغ أمام الجبهية أثناء اليقظة. تقدم النتائج رؤى جديدة للعلاقة بين التنفس والمعالجة المعرفية ، وقد يكون لها آثار مهمة على ممارسات التأمل التي تتضمن التنفس المتحكم فيه.

أشارت الدراسات السابقة إلى أن التنفس يمكن أن يكون له تأثيرات كبيرة على وظائف المخ والعمليات الإدراكية. على سبيل المثال ، ترتبط التغييرات في أنماط التنفس بالتغيرات في الانتباه والوعي والحالات العاطفية. يشترك الجهاز التنفسي في المسارات العصبية والوصلات مع مناطق الدماغ المشاركة في الإدراك.

في دراستهم الجديدة ، ركز الباحثون على بنية محددة تسمى النواة المتكئة (REU) ، والتي تعمل كحلقة وصل بين قشرة الفص الجبهي والحصين. أراد الباحثون دراسة كيفية تنظيم تزامن النشاط العصبي ، لا سيما في نطاق تردد إيقاع جاما ، في هذه الشبكة.

إيقاع جاما هو نمط محدد من النشاط الكهربائي في الدماغ يتميز بتذبذبات عالية التردد في نطاق تردد جاما ، عادةً ما بين 30 إلى 80 دورة في الثانية (هرتز). إنه جانب مهم من وظائف الدماغ ويرتبط بالعمليات الإدراكية المختلفة بما في ذلك الانتباه والإدراك والذاكرة والوعي.

“لقد أثار اهتمامنا فكرة أن شبكات الدماغ التنفسية يمكنها التبديل باستمرار بين الحالات المتزامنة والحالات غير المتزامنة. إن مزامنة النشاط العصبي هي آلية دماغية أساسية ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالإدراك ، خاصةً عندما تتجلى في تردد جاما في مناطق الفص الجبهي” ، أوضح. المؤلف الرئيسي. صني باشامرشح لدرجة الدكتوراه وزميل في جامعة لافال مختبر Timofeev.

“من المعروف أيضًا أنه أثناء اليقظة ، تأتي الاختلافات في النشاط العصبي من الأحاسيس التي نستحضرها من حركاتنا. من أحاسيس الهواء المتدفق عبر الأنف والرائحة وتمدد الصدر ، إلى الأحاسيس الميكانيكية والحرارية التي تثيرها التغيرات في مستويات ثاني أكسيد الكربون والأكسجين ، والسمع. التنفس هو أحد السلوكيات التي تثير مجموعة كبيرة من الأحاسيس بشكل مدهش. يمكن تحفيزها من خلال صوت تدفق الهواء. “

“المثير للاهتمام ، كما أظهرت الدراسات الموجية الحديثة ، أن التنفس يمكن أن يقود النشاط العصبي في العديد من مناطق الدماغ. يساعدنا فهم كيفية تأثير التنفس على نشاط الدماغ على فهم الأسئلة الأساسية المتعلقة بالتجربة المعرفية والعلاقة التي لا تنفصم بين الجسم والعقل.

لإجراء دراستهم ، استخدم الباحثون نماذج حيوانية ، وتحديداً القطط والفئران. قاموا بزرع أقطاب كهربائية في مناطق مختلفة من الدماغ ، بما في ذلك قشرة الفص الجبهي ، والحصين ، ومهاد خط الوسط ، ومناطق قشرية مختلفة. قاموا بتسجيل إمكانات المجال المحلية (LFP) وعملوا تسجيلات داخل الخلايا لقياس النشاط الكهربائي للخلايا العصبية الفردية. راقب الباحثون أيضًا تنفس الحيوانات عن طريق تسجيل التغيرات في درجات الحرارة بالقرب من الخياشيم أو باستخدام شرائح استشعار كهرضغطية موضوعة على صدور الحيوانات.

وجد الباحثون أن إيقاع جاما يلعب دورًا مهمًا في فهم العلاقة بين التنفس ونشاط الدماغ. كان هناك ارتباط أو تزامن بين تذبذبات جاما والدورة التنفسية في مناطق معينة من الدماغ ، وخاصة قشرة الفص الجبهي ومهاد خط الوسط. وهذا يعني أن تذبذبات جاما في هذه المناطق يتم تعديلها أو تأثرها بالدورة التنفسية.

قال باشا لـ Cypost: “النقطة الأساسية في دراستنا هي أن التنفس هو جهاز مهم لتنظيم ضربات القلب في المناطق المعرفية من الدماغ المستيقظ”. “أثناء الزفير ، تدخل الفصوص الأمامية في تذبذبات جاما وتتزامن مع لم شمل نواة المهاد ، والذي يعمل كحلقة وصل مهمة بين قشرة الفص الجبهي والحصين.”

“من خلال تسهيل التكامل بعيد المدى عبر هذه الشبكة المعرفية ، قد تفرض دورات التنفس نوافذ زمنية محددة تعزز المعالجة المعرفية. وقد يفسر هذا كيف يمكن للتحكم الواعي في التنفس أثناء تمارين التنفس أو التأمل تعديل الحالات المعرفية والعاطفية.”

ومن المثير للاهتمام ، أن التزامن بين التنفس ونشاط الدماغ لوحظ بشكل رئيسي أثناء اليقظة ، مما يشير إلى أنه مرتبط بشكل خاص بحالة اليقظة الواعية.

وأوضح باشا: “لاحظنا أنه عندما بدأت الحيوانات في النوم ، انفصلت تذبذبات جاما عن دورات التنفس وبدلاً من ذلك أصبحت مرتبطة بتذبذبات النوم الداخلية ، مثل المغازل”. “كانت هذه الملاحظة مفاجئة للغاية لأن التنفس يستمر بسلاسة حتى أثناء النوم. وهذا يشير إلى أن هناك عملية غير مكتشفة بعد تتحكم في تذبذبات غاما أثناء اليقظة.”

حقق الباحثون أيضًا في المكان الذي تنشأ فيه الإشارات المتعلقة بالتنفس في الدماغ. يقترحون أن جزءًا من الدماغ يسمى القشرة المخية الأنفية ، والذي يتلقى مدخلات من نظام حاسة الشم ، قد يكون متورطًا في توليد إشارات مرتبطة بالتنفس.

قال باشا لـ Cypost: “إحدى النتائج التي توصلنا إليها هي أن التنفس ينطوي على نشاط متشابك في نواة لم شمل المهاد”. “ومع ذلك ، ليس من الواضح ما هي المدخلات إلى المهاد التي تحرك هذا النشاط المشبكي. وكما يعلم أي طالب في علم الأعصاب ، فإن الجهاز الحسي الوحيد الذي لا يبرز إلى المهاد هو الجهاز الشمي ، وهو مسار بديل ينقل دورات التنفس إلى المهاد.

“ثانيًا ، درسنا سلوك اليقظة عند الحيوانات التي تستريح بهدوء ، ولم ندرس كيف تتغير تذبذبات جاما مع زيادة معدل التنفس أثناء سلوكيات الاستيقاظ النشطة مثل الاستكشاف. لهذا السؤال ، ندعو القراء لقراءة دراستين ممتازتين نظرتا بالتفصيل في العلاقة بين سلوك اليقظة ونشاط الدماغ: Karalis and Sirota، 2022 Nature Communications and Grin et al. 2021 التقارير العلمية. “

قال باشا: “يراقب الدماغ باستمرار المشاعر التي تثيرها سلوكنا”. “مع كل نفس تأخذه ، كل حركة تقوم بها ، كل رابطة تكسرها ، الدماغ يراقبك.”

يذاكر،”يعدل التنفس تزامن جاما في شبكة ما قبل الجبهه المهاد“، كتبه ديلور باشا وسيلفان شوفيت ومكسيم شيروزيا وإيجور تيموفيف.