La respiración modula la actividad cerebral y la función mental | Ciencias
El ritmo de la respiración coordina la actividad eléctrica a través de una red de regiones del cerebro asociadas con el olfato, la memoria y las emociones, y puede mejorar su funcionamiento, según un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad Northwestern. Los hallazgos, publicados en el Revista de neurociencia, sugieren que la respiración no solo suministra oxígeno al cerebro y al cuerpo, sino que también puede organizar la actividad de poblaciones de células dentro de múltiples regiones del cerebro para ayudar a orquestar comportamientos complejos.
Hace casi 75 años, el fisiólogo británico Edgar Adrian usó electrodos para registrar la actividad cerebral de los erizos y descubrió que las ondas cerebrales en el sistema olfativo estaban estrechamente relacionadas con la respiración, y su tamaño y frecuencia estaban directamente relacionados con la velocidad a la que el aire se mueve a través de la respiración. la nariz. Desde entonces, esta misma actividad se ha observado en el bulbo olfatorio y otras regiones del cerebro de ratas, ratones y otros animales pequeños, pero hasta ahora no se ha investigado en humanos.
En este nuevo estudio, un equipo de investigación dirigido por Christina Zelano registró la actividad eléctrica directamente de la superficie del cerebro en siete pacientes que estaban siendo evaluados para una cirugía para tratar la epilepsia del lóbulo temporal farmacorresistente, centrándose en tres regiones del cerebro: la corteza piriforme, que procesa oler la información de los bulbos olfativos, el hipocampo, que es fundamental para la formación de la memoria, y la amígdala, que desempeña un papel importante en el procesamiento emocional. Al mismo tiempo, monitorearon la frecuencia respiratoria de los pacientes con sensores de presión o un cinturón de respiración abdominal.
Los investigadores encontraron que las oscilaciones lentas de las ondas cerebrales en la corteza piriforme y las ondas cerebrales de mayor frecuencia en el hipocampo y la amígdala estaban sincronizadas con la frecuencia de la respiración natural y espontánea. Sin embargo, lo que es más importante, las oscilaciones de las ondas cerebrales en las tres regiones estaban más sincronizadas inmediatamente después de que los pacientes inhalaban, pero menos mientras exhalaban. Y cuando se pidió a los pacientes que desviaran la respiración hacia la boca, los investigadores observaron una disminución significativa en el acoplamiento de las ondas cerebrales.
Por lo tanto, las columnas de aire que ingresan periódicamente a la nariz durante la respiración natural parecen sincronizar la actividad de las neuronas en la corteza piriforme, y esta sincronía luego se propaga al hipocampo y la amígdala.
Dados los roles respectivos bien establecidos del hipocampo y la amígdala en la memoria y las emociones, los investigadores realizaron una serie de pruebas de comportamiento para investigar si la fase respiratoria podría influir en los procesos de pensamiento. Primero, reclutaron a 21 participantes sanos y les pidieron que realizaran una tarea de discriminación de emociones. Se les mostraron imágenes de rostros que expresaban miedo o sorpresa, en rápida sucesión, y se les pidió que identificaran la emoción en cada uno de ellos lo más rápido posible. Otro grupo de 75 participantes sanos realizó una tarea de memoria visual, en la que vieron una serie de imágenes y luego identificaron las que habían visto antes de una segunda serie que se les presentó 20 minutos después.
Los participantes en la tarea de discriminación de emociones identificaron los rostros temerosos, pero no los sorprendidos, más rápidamente cuando los vieron mientras inhalaban que cuando exhalaban. Y aquellos que realizaron la tarea de memoria fueron mucho más capaces de recordar las imágenes que se les habían presentado mientras respiraban que las que vieron mientras exhalaban.
Por lo tanto, la respiración modula el reconocimiento emocional y el recuerdo de la memoria, siendo ambos procesos más precisos durante la inspiración en comparación con la espiración. Una vez más, la ruta de la respiración fue de vital importancia: los efectos se vieron cuando se pidió a los participantes que inhalaran por la nariz, pero su desempeño en ambas tareas disminuyó notablemente cuando respiraron por la boca.
La respiración está controlada inconscientemente por el tronco encefálico, y los humanos alteran su patrón de respiración en respuesta a estímulos emocionales y esfuerzo mental, lo que sugiere que nuestros procesos de pensamiento afectan la frecuencia de la respiración. Estos nuevos hallazgos sugieren que la respiración también puede afectar nuestra función mental. Por ejemplo, respirar rápidamente cuando estamos asustados o muy excitados puede optimizar el procesamiento de la información en el cerebro para que podamos pensar y actuar de manera apropiada y rápida.
“Cuando inhalas … estás estimulando las neuronas de la corteza olfativa, la amígdala y el hipocampo”, dice Zelano. «En un estado de pánico, su ritmo respiratorio se acelera [and] como resultado, pasará proporcionalmente más tiempo inhalando » [This] podría tener un impacto positivo en la función cerebral y resultar en tiempos de respuesta más rápidos a estímulos peligrosos en el medio ambiente «.
Referencia
Zelano, C., et al. (2022). La respiración nasal atrapa las oscilaciones límbicas humanas y modula la función cognitiva. J. Neurosci., 6: 12448 –12467 [Abstract]
Mo Costandi se formó como neurobiólogo del desarrollo y ahora trabaja como escritor científico independiente. Su trabajo ha aparecido en Nature, Science y New Scientist, entre otras publicaciones. También es autor de Neuroplasticity (MIT Press, 2022) y 50 Human Brain Ideas You Really Need to Know (Quercus, 2013).
