Для того, чтобы понять, как дыхание влияет на память, ученые из Японии провели эксперименты с генетически модифицированными мышами. Они вмешивались в работу небольшого кластера нейронов в продолговатом мозге — части головного мозга, которая контролирует дыхание. Этот кластер называется пре-Бетцингеровским комплексом (PreBötC).
Дыхание — фундаментальное действие в системе жизнеобеспечения млекопитающих. Хотя детали дыхательной функции при состояниях мозга остаются неясными, недавние исследования показывают, что дыхание может играть важную роль во время онлайн-состояний мозга
— нейробиолог Нозому Накамура из Медицинского университета Хиого.
Ученые обнаружили, что когда они временно останавливали дыхание мышей, животные были менее способны формировать важные воспоминания во время тестов на распознавание объектов и формирование реакции страха. Более того, паузы в дыхании, по-видимому, также влияли на активность гиппокампа головного мозга (ключ к долговременному и краткосрочному хранению памяти) во время воспоминаний.
В дальнейших тестах ученые меняли скорость и ритм дыхания мышей и смотрели, как это сказывается на их памяти. Оказалось, что принудительное нерегулярное дыхание улучшало память мышей, а замедление дыхания ухудшало память мышей.
Эти результаты подтверждаются предыдущими исследованиями той же команды, которые проводились на людях. Они уже продемонстрировали, что переключение с выдоха на вдох в начале или в середине задания на запоминание — технически известное как переход от выдоха к вдоху (EI) или начало вдоха — замедляет людей и делает их менее точными при воспроизведении информации.
За этим последовало исследование, в котором использовалось сканирование мозга, чтобы связать более низкую производительность памяти с деактивацией височно-теменного соединения или TPJ. TPJ выполняет множество различных задач, обрабатывая информацию внутри и снаружи тела и определяя соответствующие ответы.
Исследователи предполагают, что определенные паттерны дыхания, в том числе переход EI, сбрасывают обработку, которую выполняет TPJ, и что TPJ может быть вовлечен в колебания производительности памяти, наблюдаемые у мышей. Эти эффекты все еще необходимо воспроизвести на людях, что является одним из направлений будущих исследований.
Медикам давно известно о различных связях между дыханием и мозгом — например, о том, как дыхательные упражнения могут помочь успокоиться. Исследователи считают, что преднамеренная корректировка моделей дыхания может помочь и в других терапевтических целях.
Определение детальной роли дыхания и молекулярных механизмов в мозге является предметом будущих исследований, чтобы понять влияние устойчивости к стрессу. Способ управления дыханием и применение дыхательных упражнений будет иметь решающее значение для лечения и терапии депрессии и нервно-психических расстройств
— Нозому Накамура.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
