Resumo: Estudo mostra uma possível ligação entre respiração e mudanças na atividade neural em modelos animais.
Fonte: Pensilvânia
Terapeutas 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 nesse processo.
Usando ressonância magnética funcional (fMRI) e eletrofisiologia, pesquisadores da Penn State College of Engineering identificaram uma possível ligação entre respiração e mudanças na atividade neural em ratos.
Seus resultados foram disponibilizados online antes da publicação eLife. Os pesquisadores usaram técnicas multimodais simultâneas para eliminar o ruído normalmente associado à imagem cerebral e identificar onde a respiração regula a atividade neural.
“Há cerca de um milhão de artigos publicados sobre fMRI, uma técnica de imagem não invasiva que permite aos pesquisadores estudar a atividade cerebral em tempo real”, disse Nanyin Zhang, diretora fundadora do Penn State Center for Neurotechnology in Mental Health Research e professora de engenharia biomédica.
“Pesquisadores de imagem costumavam acreditar que a respiração em imagens de fMRI é um artefato fisiológico não neuronal, como um batimento cardíaco ou movimento corporal. 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 repouso sob anestesia com fMRI, os pesquisadores revelaram uma rede de regiões cerebrais envolvidas na respiração.
“Respirar é uma necessidade que quase todos os animais vivos têm”, disse Zhang. “Sabemos que a respiração é controlada por uma região do tronco cerebral. Mas não tínhamos uma imagem completa de como outras regiões do cérebro são afetadas pela respiração.”
Juntamente com a fMRI, os pesquisadores usaram a eletrofisiologia neural, 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 e regulação emocional.
O uso simultâneo de fMRI e eletrofisiologia permitiu que os pesquisadores trabalhassem com alterações não neuronais do sinal de fMRI durante a aquisição de dados, como B. Exercício e exalação de dióxido de carbono.
Os resultados lançam luz sobre como a atividade neuronal em estado de repouso e os sinais de fMRI estão ligados, disse Zhang, o que pode informar futuras pesquisas de imagem para entender como os sinais neurovasculares em estado de repouso mudam.
“À medida que os animais respiravam, medimos como sua atividade cerebral flutuou com seu ritmo respiratório”, disse Zhang. “Se essa abordagem for estendida aos humanos, poderá fornecer insights mecanicistas sobre como o controle da respiração, comum nas 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 sugerir que o ritmo respiratório pode influenciar o estado emocional, disse Zhang.
“Quando estamos ansiosos, nossa respiração geralmente acelera”, disse Zhang. “Às vezes respiramos fundo em resposta. Ou quando estamos nos concentrando, tendemos a prender a respiração. Estes são sinais de que a respiração pode afetar nossa função cerebral. A respiração nos permite controlar nossas emoções, por exemplo, quando precisamos mudar nossa função cerebral. Nossos resultados apoiam essa ideia.”
Estudos futuros podem se concentrar em observar o cérebro das pessoas enquanto meditam para analisar a ligação mais direta entre respiração lenta e intencional e atividade neural, disse Zhang.
“Nossa compreensão do que está acontecendo no cérebro ainda é superficial”, disse Zhang. “Se os pesquisadores replicarem o estudo usando as mesmas técnicas em humanos, eles poderiam explicar como a meditação modula a atividade neural no cérebro”.
Sobre esta notícia da pesquisa neurocientífica
Autor: Maria Chuprinski
Fonte: Pensilvânia
Contato: Mariah Chuprinski-Penn State
Foto: A imagem é de domínio público
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Pesquisa original: Acesso livre.
“Base neural de uma rede de fMRI associada à respiração em estado de repouso‘ por Wenyu Tu et al. eLife
abstrato
Base neural de uma rede de fMRI associada à respiração em estado de repouso
A respiração pode induzir movimento e CO2 Flutuações durante as varreduras de fMRI em estado de repouso (rsfMRI) que resultam em artefatos não neurais no sinal de rsfMRI. Enquanto isso, como um processo fisiológico crucial, a respiração pode levar diretamente a uma mudança na atividade neural no cérebro, modulando assim o sinal de rsfMRI.
No entanto, esse potencial componente neural na relação entre respiração e fMRI permanece em grande parte inexplorado. Para ilustrar esse problema, aqui registramos simultaneamente eletrofisiologia, rsfMRI e sinais respiratórios em ratos.
Nossos dados mostram que a respiração está de fato associada a mudanças na atividade neural, como evidenciado por uma relação de bloqueio de fase entre as variações respiratórias lentas e a potência da banda gama do sinal eletrofisiológico registrado no córtex cingulado anterior.
Curiosamente, as variações respiratórias lentas também estão associadas a uma rede característica de rsfMRI mediada pela atividade neuronal 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, representando um novo componente na relação entre respiração e rsfMRI, distinto dos artefatos de rsfMRI relacionados à respiração. Ele abre um novo caminho para estudar as interações entre respiração, atividade neural e redes cerebrais em estado de repouso em condições saudáveis e doentes.
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