A respiração pode modular de forma mensurável as respostas neurais em todo o cérebro, segundo estudo

Profissionais de saúde mental e gurus da meditação há muito creditam à respiração intencional a capacidade de induzir a calma interior, mas os cientistas não entendem completamente como o cérebro está envolvido no processo. Usando ressonância magnética funcional (fMRI) e eletrofisiologia, pesquisadores da Penn State College of Engineering identificaram uma ligação potencial entre a respiração e as mudanças na atividade neural em ratos.

Seus resultados foram disponibilizados on-line antes da publicação em eLife. Os pesquisadores usaram técnicas multimodais simultâneas para eliminar o ruído normalmente associado à imagem cerebral e identificar onde a respiração é regulada atividade neural.

“Há cerca de um milhão de artigos publicados em fMRI – uma técnica de imagem não invasiva que permite aos pesquisadores examinar atividade cerebral em tempo real”, disse Nanyin Zhang, diretor fundador do Penn State Center for Neurotechnology in Mental Health Research e professor de engenharia biomédica.

“Os pesquisadores de imagem costumavam acreditar que a respiração é um artefato fisiológico não neural, como um batimento cardíaco ou movimento do corpo, em imagens de fMRI. Nosso artigo introduz a ideia de que a respiração tem um componente neural: afeta o sinal de fMRI modulando a atividade neural”.

Ao escanear as ondas cerebrais de roedores em estado de repouso sob anestesia usando fMRI, os pesquisadores revelaram uma rede de regiões do cérebro envolvidas na respiração.

“Respirar é uma necessidade comum a quase todos os animais vivos”, disse Zhang. “Sabemos que a respiração é controlada por uma região do tronco cerebral. Mas não tínhamos uma visão completa de como outras regiões do cérebro são afetadas pela respiração.”

Em conjunto com a fMRI, os pesquisadores usaram a eletrofisiologia neuronal, que mede as propriedades elétricas e os sinais no sistema nervoso, para vincular a respiração à atividade neural no córtex cingulado – uma região do cérebro no centro do hemisfério cerebral associada à resposta emocional e regulamentação. O uso simultâneo de fMRI e eletrofisiologia permitiu que os pesquisadores provocassem alterações de sinal de fMRI não relacionadas a neurônios durante a coleta de dados, como movimento e exalações de dióxido de carbono.

As descobertas fornecem informações sobre como a atividade neural e os sinais de fMRI estão ligados no estado de repouso, disse Zhang, o que pode informar futuras pesquisas de imagem sobre a compreensão de como os sinais neurovasculares mudam durante o repouso.

“À medida que os animais respiravam, medimos como sua atividade cerebral flutuou com seu ritmo respiratório”, disse Zhang. “Quando estendida a humanos, essa abordagem pode fornecer insights mecanicistas sobre como o controle da respiração comum às práticas de meditação pode ajudar a reduzir o estresse e a ansiedade”.

A correlação entre a atividade neural no córtex cingulado e o ritmo respiratório podem indicar que os ritmos respiratórios podem afetar Estado emocionalde acordo com Zhang.

“Quando estamos ansiosos, muitas vezes nossa respiração acelera”, disse Zhang. “Em resposta, às vezes respiramos fundo. Ou quando estamos focando, tendemos a prender a respiração. Esses são sinais de que a respiração pode afetar nossa função cerebral. A respiração nos permite controlar nossas emoções, por exemplo, quando precisamos de função cerebral para alterar. Nossas descobertas apoiam essa ideia.”

Estudos futuros podem se concentrar em observar o cérebro em Sujeitos humanos enquanto eles estão meditando para analisar a conexão mais direta entre respiração lenta e intencional e atividade neural, de acordo com Zhang.

“Nossa compreensão do que está acontecendo no cérebro ainda é superficial”, disse Zhang. “Se os pesquisadores replicarem o estudo em humanos usando as mesmas técnicas, eles poderão explicar como a meditação modula a atividade neural no cérebro”.