Мозг оказался чувствителен к особенностям каждого вдоха
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что активность мозга связана не только с частотой дыхания, но и с особенностями каждого вдоха и выдоха. Результаты работы могут помочь лучше понять, что происходит в мозге при состояниях, сопровождающихся опасными нарушениями и внезапной остановкой дыхания.
Обычно дыхание описывают с помощью сравнительно простых показателей, например количества вдохов в минуту. Однако такой подход отражает лишь часть картины. Авторы работы выяснили, что даже небольшие различия в продолжительности, интенсивности и форме вдохов и выдохов связаны с изменениями электрической активности мозга.
«Каждый вдох уникален», — отмечает первый автор работы Эена Косик-Роуз, аспирантка кафедры когнитивных наук Калифорнийского университета в Сан-Диего. По ее словам, задержка дыхания, глубокий вдох или поверхностный выдох отличаются не только по самому рисунку дыхания — им соответствуют и разные изменения мозговой активности.
Что происходило в мозге
Чтобы изучить эту связь, исследователи описали каждый дыхательный цикл как волну, форма которой отражала изменения воздушного потока при вдохе и выдохе. Затем параметры этой волны сопоставили с электрической активностью, непосредственно зарегистрированной в мозге.
В исследовании участвовали 16 человек с эпилепсией, устойчивой к лечению, которые находились под клиническим наблюдением. У них одновременно регистрировали активность мозга и параметры дыхания, включая воздушный поток через нос и движения грудной клетки и живота.
Так исследователи смогли проверить, сопровождаются ли небольшие изменения продолжительности, интенсивности и формы дыхательного цикла различиями в нейронной активности.
Связь обнаружили в том числе в областях мозга, участвующих в когнитивных процессах, а также связанных с эмоциями и памятью.
«Взаимосвязь между дыханием и нейронной активностью гораздо богаче, чем считалось ранее», — говорит соавтор исследования Брэдли Войтек, профессор и заведующий кафедрой когнитивных наук Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Как дыхание влияет на мозг
Новая работа дополняет предыдущие исследования, указывавшие на связь дыхания с работой мозга. Например, в некоторых экспериментах результаты заданий на память различались в зависимости от того, получал ли человек информацию во время вдоха или выдоха. Контролируемое дыхание также используют в практиках, направленных на снижение тревоги и стресса.
Новое исследование показывает, что эта связь может быть сложнее. Важен потенциально не только сам момент вдоха или выдоха, но и продолжительность, интенсивность и форма всего дыхательного цикла.
Может ли дыхание предупреждать об остановке?
Теперь авторы хотят проверить, как обнаруженная связь меняется при состояниях, сопровождающихся опасными нарушениями дыхания.
Одно из направлений будущей работы связано с внезапной неожиданной смертью при эпилепсии (SUDEP). Участвовавший в исследовании нейрохирург Университета Айовы Брайан Длоухи изучает механизмы этого редкого и тяжелого осложнения эпилепсии.
Авторы также предлагают проверить, меняется ли связь между дыханием и мозговой активностью при синдроме внезапной детской смерти (SIDS). В дальнейшем они хотят выяснить, возникают ли определенные изменения дыхательного паттерна непосредственно перед опасным сбоем дыхания.
При этом нынешняя работа не показывает, что по характеру дыхания уже можно предсказывать SUDEP или SIDS. Авторы обнаружили связь между особенностями дыхательного цикла и нейронной активностью, но пока неизвестно, как она проявляется непосредственно при опасных нарушениях дыхания.
По словам Войтека, результаты создают основу для дальнейшего изучения взаимодействия дыхания и мозга и помогут проверить, что происходит с этой связью, когда нормальная работа дыхательной системы нарушается.
Подпишитесь на «Инк» в Telegram. Там мы пишем нескучным языком о самом важном для предпринимателей. Подписаться.
