Ученые выявили в головном мозге нейронную цепь, связывающую тревогу и дыхание

Фото из открытых источников

Тревожные расстройства — наиболее распространенные психические расстройства среди людей, поражающие около 359 миллионов человек во всем мире. Исследования показали, что контролируемое дыхание может помочь многим людям регулировать уровень тревожности, хотя точный механизм этого процесса до сих пор неясен.

В новом исследовании на мышах, опубликованном в журнале PNAS, ученые выявили новую «цепь связи между носом и мозгом», которая может объяснить один из способов влияния носового дыхания на тревожность.

Человечество издавна ценило эмоциональное воздействие дыхания, что нашло отражение в глубоко укоренившихся культурных традициях, таких как пранаяма, даосские дыхательные практики и различные формы медитации.

Современная наука также все чаще подтверждает связь между характером дыхания и регуляцией работы мозга, при этом новые данные свидетельствуют о том, что нейронные паттерны реагируют даже на незначительные изменения от одного вдоха к другому.

Исследования показали, что медленное, размеренное дыхание может оказывать «значительное модулирующее воздействие на эмоциональное состояние» и клинически эффективно при тревожных расстройствах, пишут авторы нового исследования.

Мы знаем, что наш автоматический ритм дыхания начинается в стволе головного мозга, и что наша целенаправленная модуляция этого ритма использует лобно-кортикально-стволовой «нисходящий» путь, так называемый потому, что он позволяет нам сознательно отключать автономный процесс, такой как дыхание.

Однако нам мало что известно о конкретных нейронных механизмах, позволяющих тому или иному типу дыхания влиять на тревожность. Именно здесь на помощь приходит новое исследование, цель которого — помочь раскрыть весь потенциал дыхательных упражнений как простого, неинвазивного метода лечения тревожности.

Предыдущие исследования дали подсказки. Дыхание может влиять на эмоции мышей независимо от их происхождения, в том числе посредством манипуляций с нейронными сетями (для имитации осознанного дыхания) и манипуляций со стволом головного мозга.

«Это подразумевает существование неосознанного взаимодействия тела и мозга в процессе регуляции дыхания и эмоций, помимо волевого контроля», — пишут авторы.

Медленное носовое дыхание, по-видимому, более эффективно подавляет тревогу, чем медленное ротовое дыхание, что указывает на уникальные особенности носа в модуляции эмоций. Также было показано, что ритм носового дыхания синхронизирует мозговые колебания как у людей, так и у грызунов.

Внутри носовой полости ключевую роль могут играть особые клетки, называемые обонятельными сенсорными нейронами (ОСН). Хотя ОСН обнаруживают пахучие вещества и посылают соответствующие сигналы в мозг, исследования показывают, что они также механочувствительны к потоку воздуха внутри носа.

Активность обонятельных нейронов вызывает соответствующие изменения в обонятельной луковице — структуре переднего мозга, отвечающей за обоняние и связанной также с лимбической системой — сетью структур мозга, которые помогают регулировать эмоции и реакции на стресс.

Эти и другие результаты исследований позволяют предположить, что у млекопитающих существует некий «носо-лимбический механизм», пишут исследователи, который может позволять частоте носового дыхания влиять на активность обонятельных сенсорных нейронов посредством сенсорных сигналов, что, в свою очередь, помогает модулировать тревожность в мозге.

Для проверки этой идеи они манипулировали частотой носовых сенсорных сигналов у самцов мышей с помощью оптогенетической стимуляции обонятельных сенсорных нейронов и контролировали поток воздуха в их носовые полости через имплантированные канюли.

«Мы использовали оптогенетику, хемогенетику, электрофизиологию, волоконную фотометрию, поведенческие тесты и вирусное отслеживание, чтобы выявить клеточные и нейронные механизмы, лежащие в основе этой модуляции эмоций, связанных с обонянием», — пишут они.

Обнаруженный ими путь начинается с обонятельных нейронов, которые воспринимают вдыхание через нос и передают сигналы митральным клеткам в обонятельной луковице. Оттуда информация передается к длиннопроецирующим интернейронам в периринальной коре и, наконец, к глутаматергическим нейронам в задней базолатеральной миндалевидной железе. 

Исследование показало, что носовой поток воздуха регулирует тревожное поведение через этот путь в зависимости от частоты дыхания, поэтому эффект может зависеть от того, как часто мы вдыхаем воздух через нос.

Этот эффект также носит двусторонний характер, что позволяет предположить, что учащенное дыхание может усиливать тревогу, в то время как замедленное дыхание, по-видимому, ее снимает.

Когда исследователи с помощью химиогенетических методов подавили связь между обонятельной луковицей и периринальной корой головного мозга, связь между частотой носовых сенсорных сигналов и регуляцией тревожности исчезла.

Активация или подавление нейронной цепи оказывали, соответственно, противотревожное или протревожное действие, как и низко- и высокочастотная стимуляция обонятельных сенсорных нейронов.

Исследователи также подвергли некоторых мышей двухнедельному режиму контролируемого медленного потока воздуха через нос, что восстановило нейронную активность и уменьшило тревожное поведение.

В исследовании использовались только самцы мышей, экспериментальные процедуры стресса, а также строго контролируемые стимуляция и поток воздуха, поэтому необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, подтвердятся ли эти эффекты у людей.

Однако, по мнению исследователей, это позволяет предположить, что замедленное носовое дыхание — примерно вдвое медленнее, чем обычно — в конечном итоге может предложить простой, неинвазивный подход к лечению тревожности.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний