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Como a respiração molda nosso cérebro


78-2022


Fonte: Neuroscience

8 de novembro de 2022


Resumo: Respirar não é apenas essencial para nos manter vivos, mas também afeta nossas emoções, atenção e como nosso cérebro processa o mundo ao nosso redor.


Fonte: Universidade de Aarhus

“Inspire… expire…” Ou: “respire fundo e conte até dez”. O efeito calmante da respiração em situações estressantes é um conceito que a maioria de nós já conhece. Agora, o professor Micah Allen, do Departamento de Medicina Clínica da Universidade de Aarhus, deu um passo mais perto de entender como o próprio ato de respirar molda nosso cérebro.

Os pesquisadores sintetizaram resultados de mais de uma dúzia de estudos com imagens do cérebro de roedores, macacos e humanos e os usaram para propor um novo modelo computacional que explica como nossa respiração influencia as expectativas do cérebro.

“O que descobrimos é que, em muitos tipos diferentes de tarefas e animais, os ritmos cerebrais estão intimamente ligados ao ritmo da nossa respiração. Somos mais sensíveis ao mundo exterior quando inspiramos, enquanto o cérebro sintoniza mais quando expiramos. Isso também se alinha com a forma como alguns esportes radicais usam a respiração, por exemplo, atiradores profissionais são treinados para puxar o gatilho no final da expiração”, explica o professor Micah Allen.

O estudo sugere que a respiração é mais do que apenas algo que fazemos para nos mantermos vivos, explica Micah Allen.

“Isso sugere que o cérebro e a respiração estão intimamente interligados de uma maneira que vai muito além da sobrevivência, para realmente impactar nossas emoções, nossa atenção e como processamos o mundo exterior. Nosso modelo sugere que existe um mecanismo comum no cérebro que liga o ritmo da respiração a esses eventos”


A respiração pode afetar nossa saúde mental

Compreender como a respiração molda nosso cérebro e, por extensão, nosso humor, pensamentos e comportamentos, é um objetivo importante para prevenir e tratar melhor as doenças mentais.

“A dificuldade em respirar está associada a um aumento muito grande no risco de transtornos de humor, como ansiedade e depressão. Sabemos que a respiração, as doenças respiratórias e os distúrbios psiquiátricos estão intimamente ligados.

“Nosso estudo levanta a possibilidade de que os próximos tratamentos para esses distúrbios possam ser encontrados no desenvolvimento de novas maneiras de realinhar os ritmos do cérebro e do corpo, em vez de tratá-los isoladamente”, explica Micah Allen.

Compreender como a respiração molda nosso cérebro e, por extensão, nosso humor, pensamentos e comportamentos, é um objetivo importante para prevenir e tratar melhor as doenças mentais. A imagem é de domínio público


Estabilizar nossa mente através da respiração é uma tática bem conhecida e usada em muitas tradições, como ioga e meditação.

O novo estudo lança luz sobre como o cérebro torna isso possível. Isso sugere que existem três vias no cérebro que controlam essa interação entre a respiração e a atividade cerebral.

Também sugere que nosso padrão de respiração torna o cérebro mais “excitável”, o que significa que os neurônios são mais propensos a disparar durante certos momentos da respiração.

Novas pesquisas estão por vir

O novo estudo dá aos pesquisadores um novo alvo para estudos futuros em, por exemplo, pessoas com distúrbios respiratórios ou de humor, e Micah Allen e seu grupo já iniciaram novos projetos com base no estudo.

“Temos uma variedade de projetos em andamento que estão desenvolvendo e testando várias partes do modelo que propusemos. Doutorado. O estudante Malthe Brændholt está realizando estudos inovadores de imagens cerebrais em humanos, para tentar entender como diferentes tipos de percepção emocional e visual são influenciados pela respiração no cérebro”, diz Micah Allen.

A equipe também está colaborando com a equipe de Pneumologia do Hospital Universitário de Aarhus, onde ferramentas desenvolvidas em laboratório são usadas para entender se uma pessoa que sofre de Covid-19 pode ter interrupções no alinhamento cérebro-respiração. E há mais projetos chegando, diz Micah Allen.

“Vamos usar uma combinação de neuroimagem humana e animal para entender melhor como a respiração influencia o cérebro, e também explorar como diferentes drogas influenciam a interação cérebro-respiratória. Também gostaríamos de algum dia estudar como fatores de estilo de vida, como estresse, sono e até coisas como natação no inverno, influenciam a interação respiração-cérebro. Estamos muito animados para continuar esta pesquisa”, diz Micah Allen.

Sobre esta notícia de pesquisa sobre respiração e neurociência

Autor: Jakob Christensen

Contato: Jakob Christensen – Aarhus University

Imagem: A imagem é de domínio público

Pesquisa Original: Acesso fechado.

Ritmos respiratórios da mente preditiva ” por Micah Allen et al. Revisão psicológica



Abstrato

Ritmos respiratórios da mente preditiva

Os ritmos respiratórios sustentam a vida biológica, governando a troca homeostática de oxigênio e dióxido de carbono. Até recentemente, no entanto, a influência da respiração no cérebro era amplamente ignorada.

No entanto, novas evidências demonstram que o ato de respirar exerce uma influência substantiva e rítmica na percepção, emoção e cognição, em grande parte por meio da modulação direta de oscilações neurais.

Aqui, sintetizamos essas descobertas para motivar um novo modelo de codificação preditivo de acoplamento cerebral respiratório, no qual a respiração modula ritmicamente o ganho neural local e global, para otimizar o processamento cognitivo e afetivo.

Nosso modelo explica ainda mais como os ritmos respiratórios interagem com a topologia do conectoma funcional e destacamos as principais implicações para a psiquiatria computacional de inferências respiratórias e interoceptivas desordenadas.

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Em inglês


How Breathing Shapes Our Brain

November 8, 2022

Summary: Breathing isn’t only essential to keep us alive, it also impacts our emotions, attention, and how our brains process the world around us.

Source: Aarhus University

“Breathe in… Breathe out…” Or: “take a deep breath and count to ten.” The calming effect of breathing in stressful situations, is a concept most of us have met before. Now Professor Micah Allen from the Department of Clinical Medicine at Aarhus University has come a step closer to understanding how the very act of breathing shapes our brain.

The researchers synthesized results from more than a dozen studies with rodent, monkey, and human brain imaging, and used it to propose a new computational model that explains how our breathing influences the brain’s expectations.

“What we found is that, across many different types of tasks and animals, brain rhythms are closely tied to the rhythm of our breath. We are more sensitive to the outside world when we are breathing in, whereas the brain tunes out more when we breathe out. This also aligns with how some extreme sports use breathing, for example professional marksmen are trained to pull the trigger at the end of exhalation,” explains Professor Micah Allen.

The study suggest that breathing is more than just something we do to stay alive, explains Micah Allen.

“It suggests that the brain and breathing are closely intertwined in a way that goes far beyond survival, to actually impact our emotions, our attention, and how we process the outside world. Our model suggests there is a common mechanism in the brain which links the rhythm of breathing to these events.”

Breathing can affect our mental health

Understanding how breathing shapes our brain, and by extension, our mood, thoughts, and behaviours, is an important goal in order to better prevent and treat mental illness.

“Difficulty breathing is associated with a very large increase in the risk for mood disorders such as anxiety and depression. We know that respiration, respiratory illness, and psychiatric disorders are closely linked.

“Our study raises the possibility that the next treatments for these disorders might be found in the development of new ways to realign the rhythms of the brain and body, rather than treating either in isolation,” explains Micah Allen.

Understanding how breathing shapes our brain, and by extension, our mood, thoughts, and behaviours, is an important goal in order to better prevent and treat mental illness. Image is in the public domain

Stabilising our mind through breathing is a well-known and used tactic in many traditions such as yoga and meditation.

The new study sheds light on how the brain makes it possible. It suggests that there are three pathways in the brain that control this interaction between breathing and brain activity.

It also suggests that our pattern of breathing makes the brain more “excitable”, meaning neurons are more likely to fire during certain times of breathing

New research to come

The new study gives researchers a new target for future studies in for example persons with respiratory or mood disorders, and Micah Allen and his group already have already started new projects based on the study.

“We have a variety of ongoing projects that are both building on and testing various parts of the model we have proposed. PhD. Student Malthe Brændholt is conducting innovative brain imaging studies in humans, to try and understand how different kinds of emotional and visual perception are influenced by breathing in the brain,” says Micah Allen.

The team is also collaborating with the Pulmonology team at Aarhus University Hospital, where tools developed in the lab are used to understand whether person suffering from long-covid may have disruptions in the breath-brain alignment. And there are more projects coming, says Micah Allen.

”We will be using a combination of human and animal neuroimaging to better understand how breathing influences the brain, and also utilising exploring how different drugs influence respiratory-brain interaction. We would also like to some day study how lifestyle factors like stress, sleep, and even things like winter swimming influence breath-brain interaction. We are very excited to continue this research,” says Micah Allen.

About this respiration and neuroscience research news

Author: Jakob Christensen

Contact: Jakob Christensen – Aarhus University

Image: The image is in the public domain

Original Research: Closed access.

Respiratory rhythms of the predictive mind” by Micah Allen et al. Psychological Review



Abstract

Respiratory rhythms of the predictive mind

Respiratory rhythms sustain biological life, governing the homeostatic exchange of oxygen and carbon dioxide. Until recently, however, the influence of breathing on the brain has largely been overlooked.

Yet new evidence demonstrates that the act of breathing exerts a substantive, rhythmic influence on perception, emotion, and cognition, largely through the direct modulation of neural oscillations.

Here, we synthesize these findings to motivate a new predictive coding model of respiratory brain coupling, in which breathing rhythmically modulates both local and global neural gain, to optimize cognitive and affective processing.

Our model further explains how respiratory rhythms interact with the topology of the functional connectome, and we highlight key implications for the computational psychiatry of disordered respiratory and interoceptive inference.


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