Οι νευροεπιστήμονες του LMU έδειξαν ότι η αναπνοή συντονίζει τη νευρωνική δραστηριότητα σε ολόκληρο τον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια του ύπνου και της ηρεμίας.
Όσο κοιμόμαστε, ο εγκέφαλος δεν είναι απενεργοποιημένος, αλλά είναι απασχολημένος με την "αποθήκευση" των σημαντικών αναμνήσεων της ημέρας.
Για να επιτευχθεί αυτό, οι περιοχές του εγκεφάλου συγχρονίζονται για να συντονίσουν τη μετάδοση πληροφοριών μεταξύ τους. Ωστόσο, οι μηχανισμοί που επιτρέπουν αυτόν τον συγχρονισμό σε πολλές απομακρυσμένες περιοχές του εγκεφάλου δεν είναι καλά κατανοητοί. Παραδοσιακά, οι μηχανισμοί αυτοί αναζητούνταν σε μοτίβα δραστηριότητας εντός του εγκεφάλου.
Ωστόσο, οι νευροεπιστήμονες του LMU, καθηγητής Anton Sirota και Δρ. Νικόλας Κάραλης, κατάφεραν τώρα να δείξουν ότι η αναπνοή λειτουργεί ως βηματοδότης που οργανώνει τις διάφορες περιοχές του εγκεφάλου και τις συγχρονίζει μεταξύ τους.
Η αναπνοή είναι ο πιο επίμονος και ουσιαστικός σωματικός ρυθμός και ασκεί ισχυρή φυσιολογική επίδραση στο αυτόνομο νευρικό σύστημα. Είναι επίσης γνωστό ότι διαμορφώνει ένα ευρύ φάσμα γνωστικών λειτουργιών, όπως η αντίληψη, η προσοχή και η δομή της σκέψης. Ωστόσο, οι μηχανισμοί της επίδρασής της αναπνοής στη γνωστική λειτουργία και τον εγκέφαλο είναι σε μεγάλο βαθμό άγνωστοι.
Οι επιστήμονες πραγματοποίησαν μεγάλης κλίμακας ηλεκτροφυσιολογικές καταγραφές σε ποντίκια, από χιλιάδες νευρώνες σε όλο το μεταιχμιακό σύστημα.
Έδειξαν ότι η αναπνοή παρασύρει και συντονίζει τη νευρωνική δραστηριότητα σε όλες τις περιοχές του εγκεφάλου που ερευνήθηκαν – συμπεριλαμβανομένου του ιππόκαμπου, του μέσου προμετωπιαίου και οπτικού φλοιού, του θαλάμου, της αμυγδαλής και του και του επικλινούς πυρήνα – ρυθμίζοντας τη διεγερσιμότητα αυτών των κυκλωμάτων με τρόπο ανεξάρτητο από την όσφρηση.
"Έτσι, καταφέραμε να αποδείξουμε την ύπαρξη ενός νέου μη οσφρητικού, ενδοεγκεφαλικού, μηχανισμού που εξηγεί την παράσυρση των εγκεφαλικών περιοχών από την αναπνοή, τον οποίο ονομάσαμε "αναπνευστική συνακόλουθη εκφόρτιση", λέει ο Δρ. Κάραλης, ο οποίος είναι επί του παρόντος ερευνητής στο Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Έρευνας Friedrich Miescher στη Βασιλεία.
"Τα ευρήματά μας εντοπίζουν την ύπαρξη μιας άγνωστης μέχρι σήμερα σύνδεσης μεταξύ μεταξύ του αναπνευστικού και του μεταιχμιακού κυκλώματος και αποτελούν μια απόκλιση από την καθιερωμένη πεποίθηση ότι η αναπνοή διαμορφώνει την εγκεφαλική δραστηριότητα μέσω της μύτη και της οσφρητικής λειτουργίας", υπογραμμίζει ο καθηγητής Sirota.
Ο μηχανισμός αυτός μεσολαβεί στον συντονισμό της δραστηριότητας που σχετίζεται με τον ύπνο σε αυτές τις περιοχές του εγκεφάλου, η οποία είναι απαραίτητη για την εδραίωση της μνήμης και παρέχει τα μέσα για τη συνδιαμόρφωση της σύγχρονης δυναμικής των κυκλωμάτων φλοιού-ιπποκάμπου.
Σύμφωνα με τους συγγραφείς, τα αποτελέσματα αυτά αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός και θέτουν τα θεμέλια για νέες μηχανιστικές θεωρίες, οι οποίες ενσωματώνουν τον αναπνευστικό ρυθμό ως θεμελιώδη μηχανισμό που διέπει την επικοινωνία των κατανεμημένων συστημάτων κατά τη διάρκεια της ενοποίησης και εδραίωσης των αναμνήσεων.
.iatronet.gr
Πηγές: “Breathing coordinates cortico-hippocampal dynamics in mice during offline states” Nikolaos Karalis, Anton Sirota Nature Communications, 2022 DOI : 10.1038/s41467-022-28090-5
