A respiração pode modular mensuravelmente as respostas neurais em todo o cérebro
Fonte: Penn State publicado em Neuroscience dia12 de novembro de 2022 O estudo revela uma ligação potencial entre a respiração e as mudanças na atividade neural em modelos animais. Os praticantes de saúde mental e os gurus da meditação há muito atribuem 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 do Penn State College of Engineering identificaram uma ligação potencial entre a respiração e as mudanças na atividade neural em ratos. Seus resultados foram disponibilizados online antes da publicação no eLife . Os pesquisadores usaram técnicas multimodais simultâneas para eliminar o ruído normalmente associado às imagens cerebrais e identificar onde a respiração regulava a atividade neural. “Existem cerca de um milhão de artigos publicados sobre fMRI – uma técnica de imagem não invasiva que permite aos pesquisadores examinar a atividade cerebral em tempo real”, disse Nanyin Zhang, diretor fundador do Penn State Center for Neurotechnology in Mental Health Research e professor de biomedicina. Engenharia. “Pesquisadores de imagens costumavam acreditar que a respiração é um artefato fisiológico não neural, como um batimento cardíaco ou movimento corporal, em imagens de fMRI. Nosso artigo apresenta a ideia de que a respiração tem um componente neural: afeta o sinal 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 cerebrais 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 fMRI, os pesquisadores usaram eletrofisiologia neuronal, que mede propriedades elétricas e sinais no sistema nervoso, para vincular a respiração com a atividade neural no córtex cingulado – uma região cerebral no centro do hemisfério cerebral associada à resposta e regulação emocional. O uso simultâneo de fMRI e eletrofisiologia permitiu que os pesquisadores identificassem alterações de sinal de fMRI não relacionadas a neurais 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. Ao escanear as ondas cerebrais de roedores em estado de repouso sob anestesia usando fMRI, os pesquisadores revelaram uma rede de regiões cerebrais envolvidas na respiração. A imagem é de domínio público “Conforme os animais respiravam, medimos como sua atividade cerebral flutuava com o ritmo respiratório”, disse Zhang. “Quando estendida aos humanos, essa abordagem pode fornecer insights mecanísticos 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 pode indicar que os ritmos respiratórios podem afetar o estado emocional, de acordo com Zhang. “Quando estamos ansiosos, muitas vezes nossa respiração acelera”, disse Zhang. “Em resposta, às vezes respiramos fundo. Ou quando estamos nos concentrando, 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 alterar nossa função cerebral. Nossas descobertas apóiam essa ideia”. Estudos futuros podem se concentrar em observar o cérebro em seres humanos enquanto meditam para analisar a conexão mais direta entre a respiração lenta e intencional e a 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.” Sobre esta notícia de pesquisa em neurociência Autor: Mariah Chuprinski Fonte: Penn State Contato: Mariah Chuprinski – Penn State Imagem: A imagem é de domínio público Pesquisa Original: Acesso aberto. Abstrato Base neural de uma rede fMRI em estado de repouso associada à respiração A respiração pode induzir movimento e flutuação de CO 2 durante varreduras de fMRI em estado de repouso (rsfMRI), o que levará a artefatos não neurais no sinal de rsfMRI. Nesse ínterim, como um processo fisiológico crucial, a respiração pode direcionar diretamente a alteração da atividade neural no cérebro e, assim, modular o sinal rsfMRI. No entanto, esse potencial componente neural na relação respiração-fMRI é amplamente inexplorado. Para elucidar esta questão, registramos simultaneamente os sinais de eletrofisiologia, rsfMRI e respiração em ratos. Nossos dados mostram que a respiração está de fato associada a mudanças na atividade neural, evidenciadas por uma relação de bloqueio de fase entre as variações lentas da respiração e a potência da banda gama do sinal eletrofisiológico registrado no córtex cingulado anterior. Curiosamente, as variações de respiração lenta também estão ligadas a uma rede rsfMRI característica, que é mediada pela atividade neural da banda gama. Além disso, essa rede cerebral relacionada à respiração desaparece quando a atividade neural em todo o cérebro é silenciada em um estado isoelétrico, enquanto a respiração é mantida, confirmando ainda mais o papel necessário da atividade neural nessa rede. Em conjunto, este estudo identifica uma rede cerebral relacionada à respiração sustentada pela atividade neural, que representa um novo componente na relação respiração-rsfMRI que é diferente dos artefatos rsfMRI relacionados à respiração. Ele abre um novo caminho para investigar as interações entre respiração, atividade neural e redes cerebrais em estado de repouso em condições saudáveis e doentes. —- English version Breathing May Measurably Modulate Neural Responses Across Brain Summary: Study reveals a potential link between respiration and neural activity changes in animal models. Source: Penn State Mental health practitioners and meditation gurus have long credited intentional breathing with the ability to induce inner calm, but scientists do not fully understand how the brain is involved in the process. Using functional magnetic resonance imaging