Του Νικόλα Κάραλη*
Η αναπνοή συντονίζει τη νευρωνική δραστηριότητα σε ολόκληρο τον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια του ύπνου και της ηρεμίας.
Όσο κοιμόμαστε, ο εγκέφαλος δεν είναι απενεργοποιημένος, αλλά είναι απασχολημένος με το να δημιουργεί αναμνήσεις και να «αποθηκεύει» τις σημαντικές πληροφορίες της ημέρας. μια διαδικασία που ονομάζεται «εδραίωση μνήμης» (memory consolidation). Για να συμβεί αυτό, οι περιοχές του εγκεφάλου συγχρονίζονται ώστε να είναι δυνατή η μετάδοση πληροφοριών μεταξύ τους.
Ωστόσο, οι μηχανισμοί που διέπουν αυτόν τον συγχρονισμό απομακρυσμένων περιοχών του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια του ύπνου δεν είναι καλά κατανοητοί. Οι ρυθμικές ταλαντώσεις που παρατηρούνται στον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια του
ύπνου παρέχουν έναν πιθανό μηχανισμό για αυτόν τον συγχρονισμό. Παραδοσιακά, οι νευροεπιστήμονες αναζητούσαν αυτούς τους μηχανισμούς μέσα στον εγκέφαλο.
Ωστόσο, άλλοι ρυθμοί που μπορούν να εξυπηρετήσουν μια τέτοια λειτουργία μπορούν να βρεθούν σε όλο το σώμα. Η αναπνοή είναι ίσως ο πιο επίμονος και ουσιαστικός σωματικός ρυθμός που ασκεί ισχυρή φυσιολογική επίδραση στο αυτόνομο νευρικό σύστημα. Επηρεάζει ένα ευρύ φάσμα γνωστικών λειτουργιών όπως η αντίληψη, η προσοχή, και η δομή της σκέψης και αποτελεί βασικό στοιχείο πνευματικών και κλινικών πρακτικών. Ωστόσο, ο μηχανισμός της επίδρασής της αναπνοής στη γνωστική λειτουργία είναι σε μεγάλο βαθμό άγνωστος.
Στην παρούσα μελέτη, ο Δρ. Νικόλας Κάραλης και ο καθηγητής Anton Sirota από την Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Ludwig Maximilian του Μονάχου έθεσαν ως στόχο να διερευνήσουν τη σχέση μεταξύ της αναπνοής και της νευρωνικής δραστηριότητας που σχετίζεται με τον ύπνο στον εγκέφαλο του ποντικιού. Με βάση προηγούμενες εργασίες σε τρωκτικά και ανθρώπους που έδειχναν ότι οι νευρώνες σε διάφορες περιοχές επηρεάζονται από την αναπνοή, υπέθεσαν ότι η αναπνοή μπορεί να λειτουργήσει ως βηματοδότης που παρασύρει τις διάφορες περιοχές του εγκεφάλου και τις συγχρονίζει μεταξύ τους.
Ρυθμική αναπνοή: Η μέθοδος που θα σε κρατήσει μακριά από τραυματισμούς
Για να ελέγξουν αυτή την υπόθεση, πραγματοποίησαν ηλεκτροφυσιολογικές καταγραφές μεγάλης κλίμακας από χιλιάδες νευρώνες σε όλο το μεταιχμιακό σύστημα, το οποίο αποτελεί το “κέντρο ελέγχου” του εγκεφάλου για τα συναισθήματα και τη
μνήμη. Έδειξαν ότι η αναπνοή συμπαρασύρει και συντονίζει τη νευρωνική δραστηριότητα σε όλες τις εγκεφαλικές περιοχές που ερευνήθηκαν, συμπεριλαμβανομένου του ιππόκαμπου, του μέσου προμετωπιαίου φλοιού, του θαλάμου, της αμυγδαλής και του επικλινούς πυρήνα. Είναι σημαντικό ότι εντόπισαν την ύπαρξη ενός νέου, μη οσφρητικού μηχανισμού που ευθύνεται για την παράσυρση των κατανεμημένων κυκλωμάτων από την αναπνοή, τον οποίο ονόμασαν “αναπνευστική συνακόλουθη
εκφόρτιση”.
Ο ρυθμός της αναπνοής διαδίδεται από τις περιοχές του εγκεφαλικού στελέχους που τον παράγουν και ένα αντίγραφο αυτού του ρυθμού φτάνει στον υπόλοιπο εγκέφαλο, λειτουργώντας έτσι ως εσωτερικό ρολόι αναφοράς. Ο καθηγητής Sirota πιστεύει ότι το εύρημα αυτό αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός και μια απόκλιση από την καθιερωμένη πεποίθηση ότι οι οσφρητικές εισροές που καθοδηγούνται από την αναπνοή, μέσω της μύτης, διαμορφώνουν την εγκεφαλική δραστηριότητα.
Οι ερευνητές συνδέουν τον αντίκτυπο του ανακαλυφθέντος “κύριου ρολογιού” της αναπνοής στον εγκέφαλο με την μακροχρόνια αναζήτηση του μηχανισμού επικοινωνίας μεταξύ φλοιού και ιππόκαμπου και του ρόλου του στην εδραίωση των
αναμνήσεων. Έδειξαν ότι η αναπνοή διαμορφώνει τόσο τις ενεργές καταστάσεις (UP states) του φλοιού όσο και τoυς γρήγορους ρυθμούς (ripples) του ιππόκαμπου, καθώς και την αλληλεπίδρασή τους. Οι διαδικασίες αυτές είναι κρίσιμες για την επανάληψη των αναμνήσεων και την εδραίωση τους κατά τη διάρκεια του ύπνου.
Σύμφωνα με τον Δρ. Κάραλη, πρώτο συγγραφέα της μελέτης, ο οποίος είναι επί του παρόντος ερευνητής στο Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Έρευνας Friedrich Miescher στη Βασιλεία, η αναπνευστική συνακόλουθη έκκριση συμβάλλει στον χρονικό συντονισμό αυτών των δυναμικών, γεγονός που δημιουργεί παράθυρα ευκαιρίας για την αποτελεσματική μεταφορά πληροφοριών μεταξύ του φλοιού και του ιππόκαμπου, καθώς και άλλων μεταιχμιακών περιοχών.
Συνοπτικά, η παρούσα μελέτη εντόπισε έναν άγνωστο μέχρι σήμερα σύνδεσμο μεταξύ αναπνευστικών και μεταιχμιακών κυκλωμάτων και καθιέρωσε τον ρόλο της αναπνοής ως βασικού μηχανισμού που ενορχηστρώνει τις δυναμικές του προμετωπιαίου, του ιπποκάμπου και του υποφλοιώδους δικτύου.
Αυτή η νέα προοπτική παρέχει τα θεμέλια για νέες μηχανιστικές θεωρίες που ενσωματώνουν τον αναπνευστικό ρυθμό ως θεμελιώδες στοιχείο που διέπει την επικοινωνία των κατανεμημένων συστημάτων κατά την ενοποίηση και εδραίωση των
αναμνήσεων.
Διαβάστε επίσης: Τρεξιμο και αναπνοή από τη μύτη: Δύσκολο… σενάριο, πλούσια οφέλη!
* Πηγή
“Breathing coordinates cortico-hippocampal dynamics in mice during offline states”
Nikolaos Karalis, Anton Sirota
Nature Communications, 2022
DOI : 10.1038/s41467-022-28090-5
Ακολουθήστε το Run 'n Fun στο Google News
