Нейробиологи Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана показали, что дыхание координирует активность нейронов во всем мозге во время сна и покоя.
Пока мы спим, мозг не отключается, а занят «сохранением» важных воспоминаний дня. Для этого области мозга синхронизируются, чтобы координировать передачу информации между ними. Тем не менее, механизмы, которые обеспечивают эту синхронизацию между несколькими удаленными областями мозга, изучены недостаточно. Традиционно эти механизмы искали в коррелированных паттернах активности в головном мозге. Однако нейробиологи LMU профессор Антон Сирота и доктор Николас Каралис теперь смогли показать, что дыхание действует как кардиостимулятор, который захватывает различные области мозга и синхронизирует их друг с другом.
Дыхание является наиболее постоянным и существенным ритмом организма и оказывает сильное физиологическое воздействие на вегетативную нервную систему. Также известно, что он модулирует широкий спектр когнитивных функций, таких как восприятие, внимание и структура мышления. Однако механизмы его воздействия на когнитивные функции и мозг в значительной степени неизвестны.
Ученые провели крупномасштабные электрофизиологические записи in vivo на мышах с тысяч нейронов лимбической системы. Они показали, что дыхание захватывает и координирует активность нейронов во всех исследованных областях мозга, включая гиппокамп, медиальную префронтальную и зрительную кору , таламус, миндалевидное тело и прилежащее ядро, путем модуляции возбудимости этих цепей независимым от обоняния образом. «Таким образом, мы смогли доказать существование нового не обонятельного, внутримозгового, механизмаэто объясняет захват распределенных цепей дыханием, который мы назвали «респираторным следствием разряда», — говорит Каралис, который в настоящее время является научным сотрудником Института биомедицинских исследований Фридриха Мишера в Базеле. «Наши результаты указывают на существование ранее неизвестной связи между дыхательными и лимбическими цепями и являются отходом от стандартного мнения о том, что дыхание модулирует активность мозга через обонятельно-носовой путь», — подчеркивает Сирота.
Этот механизм обеспечивает координацию связанной со сном активности в этих областях мозга , что необходимо для консолидации памяти и обеспечивает средства для совместной модуляции синхронной динамики корково-гиппокампальных цепей. По мнению авторов, эти результаты представляют собой большой шаг вперед и обеспечивают основу для новых механистических теорий, которые включают дыхательный ритм как фундаментальный механизм, лежащий в основе коммуникации распределенных систем во время консолидации памяти.
