Quais padrões de respiração são mais eficazes para influenciar a atividade do cérebro?

49-2020

Lute, fuja ou congele

Fonte : Neuroscience, 20 April, 2018

Resumo: Os neurônios do sistema olfatório parecem desempenhar um papel na conexão entre a respiração rítmica e a regulação emocional, relatam os pesquisadores.

Fonte: Universidade da Pensilvânia.

“Respire fundo” é o mantra de toda lista de conselhos para reduzir a ansiedade já escrita. E por um bom motivo. Há cada vez mais evidências fisiológicas conectando os padrões de respiração às regiões do cérebro que controlam o humor e a emoção.

Agora, Minghong Ma, PhD, professor de Neurociência na Escola de Medicina Perelman da Universidade da Pensilvânia, e o estudante de doutorado da Penn, Andrew Moberly, adicionaram neurônios associados ao sistema olfatório à conexão entre comportamento e respiração. Essas descobertas foram publicadas esta semana na Nature Communications. Os padrões de conexão nessas interações podem ajudar a explicar por que práticas como meditação e ioga que dependem da respiração rítmica podem ajudar as pessoas a superar doenças baseadas na ansiedade.

“Queríamos saber por que e como o comportamento do medo, a respiração controlada e os centros olfativos do cérebro estavam conectados”, disse Ma. “O que realmente nos interessa é descobrir o que podemos extrapolar sobre essa relação para aprender sobre a evolução do comportamento e aplicar esse conhecimento para ajudar a aliviar a dor associada a distúrbios como o estresse pós-traumático.”

Em estudos anteriores, Ma descobriu que as extremidades dos neurônios no nariz têm sensores de odor, bem como a capacidade de detectar a taxa de respiração. “O nariz realmente tem um dever duplo em sua função”, disse Moberly. “Por que e que papel isso tem no comportamento e como é esse comportamento de medo em roedores? Suas escolhas comportamentais para a sobrevivência são lutar, fugir ou congelar. ”

Células fluorescentes nas regiões cerebrais do córtex pré-frontal pré-límbico, com inserção de células em regiões cerebrais olfativas que se projetam para a área pré-frontal pré-límbica. A imagem da NeuroscienceNews.com é creditada a Andrew Moberly, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania.

Para desvendar essas características sobrepostas, o Moberly primeiro treinou os ratos emparelhando um som específico com um leve choque nas patas para induzir o “congelamento” nos ratos normalmente móveis. O comportamento de congelamento é um período quiescente incomum para ratos com pressa. Quando ele reproduz o som associado ao choque na pata, os ratos “treinados” literalmente congelam.

Outros grupos observaram que a amígdala e o córtex pré-frontal pré-límbico, que governam o aprendizado e a memória, a emoção e a tomada de decisões, estavam eletricamente ativos durante o "congelamento", em uma média de 4 Hz. Moberly observou que o comportamento de congelamento, a frequência respiratória e a atividade elétrica dessas regiões do cérebro eram coordenadas literalmente no mesmo comprimento de onda.

Sabendo que os humanos têm a capacidade de controlar voluntariamente os padrões de respiração, “agora o campo está se perguntando como podemos respirar de maneira diferente em diferentes situações emocionais”, disse Ma. “Evolutivamente, isso faz sentido. Se um camundongo selvagem sentir o perigo pelo cheiro, por exemplo, ele pode congelar e desacelerar a respiração como um instinto de sobrevivência. Agora queremos saber como podemos aplicar esse conhecimento aos humanos. Seria interessante descobrir quais padrões de respiração são mais eficazes para influenciar a atividade do cérebro humano e os estados emocionais ”

Outros co-autores incluem Mary Schreck, Janardhan Bhattarai e Wenqin Luo, todos da Penn, e Larry S. Zweifel da University of Washington.

Financiamento: Este trabalho foi financiado por bolsas do Instituto Nacional de Surdez e Outros Distúrbios da Comunicação (R01DC006213) e da Fundação Nacional de Ciências (1515930). Este trabalho foi financiado por doações do Instituto Nacional de Surdez e Outros Distúrbios da Comunicação (R01DC006213) e a National Science Foundation (1515930).

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English Version

Fight, Flight or Freeze

Summary: Olfactory system neurons appear to play a role in the connection between rhythmic breathing and emotional regulation, researchers report.

Source: University of Pennsylvania.

“Take a deep breath” is the mantra of every anxiety-reducing advice list ever written. And for good reason. There’s increasing physiological evidence connecting breathing patterns with the brain regions that control mood and emotion.

Now, Minghong Ma, PhD, a professor of Neuroscience in the Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania, and Penn doctoral student Andrew Moberly, have added neurons associated with the olfactory system to the connection between behavior and breathing. These findings are published this week in Nature Communications. Connecting patterns in these interactions may help explain why practices such as meditation and yoga that rely on rhythmic breathing can help people overcome anxiety-based illnesses.

“We wanted to know why and how fear behavior, controlled breathing, and smell centers of the brain were connected,” Ma said. “What really drives our interest is finding out what we can extrapolate about this relationship to learn about the evolution of behavior and apply this knowledge to help ease the pain associated with such disorders as post-traumatic stress disorder.”

In earlier studies, Ma found that ends of neurons in the nose have odor sensors as well as the ability to detect the rate of breathing. “The nose really does double duty in its function,” Moberly said. “Why and what role does this have in behavior and what does that fear behavior look like in rodents? Their behavioral choices for survival are fight, flight, or freeze.”

Florescent cells in the prelimbic prefrontal cortex brain regions, with inset of cells in olfactory brain regions that project to the prelimbic prefrontal area. NeuroscienceNews.com image is is credited to Andrew Moberly, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania.

To tease apart these overlapping characteristics, Moberly first trained mice by pairing a specific sound with a light foot shock to induce “freezing” in the normally mobile mice. Freezing behavior is a quiescent period that is unusual for scurrying mice. When he plays the sound associated with the foot shock, “trained” mice literally freeze in their tracks.

Other groups have observed that the amygdala and prelimbic prefrontal cortex, which govern learning and memory, emotion, and decision-making, were electrically active during “freezing,” at an average of 4 Hz. Moberly observed that freeze behavior, breathing rate, and electrical activity of these brain regions were coordinated literally on the same wavelength.

Knowing that humans have the ability to voluntarily control the breathing patterns, “now the field is asking, how do we breathe differently in different emotional situations,” Ma said. “Evolutionarily this makes sense. If a mouse in the wild senses danger by smell, for example, it may freeze and slow down breathing as a survival instinct. Now we want to know how we can apply that knowledge to humans. It would be interesting to find out what breathing patterns are most effective in influencing human brain activity and emotional states”

Other coauthors include Mary Schreck, Janardhan Bhattarai, and Wenqin Luo, all from Penn, and Larry S. Zweifel from the University of Washington.

Funding: This work was supported by grants from the National Institute of Deafness and Other Communication Disorders (R01DC006213) and the National Science Foundation (1515930).This work was supported by grants from the National Institute of Deafness and Other Communication Disorders (R01DC006213) and the National Science Foundation (1515930).