Дослідження Каліфорнійського університету в Сан-Дієго виявило точний зв’язок між диханням і мозковою активністю, який може покращити розуміння розладів, при яких дихання небезпечно порушується.
Дихання часто вимірюється простими термінами, наприклад, скільки вдихів робиться за хвилину. Але нове дослідження показує, що це втрачає дещо важливе: детальна картина кожного вдиху пов’язана з моделлю нейронної активності в мозку.
Дослідники під керівництвом Каліфорнійського університету в Сан-Дієго виявили, що незначні відмінності від одного вдиху до іншого відповідають змінам електричної активності в областях мозку, які беруть участь у пізнанні, емоціях і пам’яті. Варіації, такі як більш тривале дихання, повільне дихання або короткі паузи, відображалися на характері нейронної активності.
«Кожен подих різний», — сказала перший автор статті Ена Косік-Роуз, докторант кафедри когнітивних наук Школи соціальних наук Каліфорнійського університету в Сан-Дієго. «Ви можете призупинити своє дихання на кілька секунд, зробити дуже глибокий вдих або зробити неглибокий вдих. Ми показуємо, що ці відмінності в структурі кожного вдиху відображаються на моделі активності мозку».
Кожен вдих залишає в мозку певний шаблон
Щоб дослідити цей зв’язок, дослідники вийшли за рамки частоти дихання. Вони представили кожен вдих у вигляді хвилі, підйом і спад якої відображає зміни повітряного потоку під час вдиху і видиху, а потім порівняли форму цієї хвилі з електричною активністю, записаною безпосередньо з мозку.
У дослідженні взяли участь 16 осіб, які перебували під клінічним спостереженням щодо резистентної до лікування епілепсії. Дослідники порівняли інвазивні записи мозку з вимірюваннями дихання, включаючи носовий потік повітря та рух грудної клітки та живота.
Це дозволило команді визначити, чи незначні зміни в часі, інтенсивності та характері окремих дихальних рухів відображаються відповідними змінами нейронної активності.
«Наші результати показують, що взаємозв’язок між диханням і нейронною активністю набагато багатший, ніж вважалося раніше», — сказав Бредлі Войтек, співавтор, професор і голова Департаменту когнітивних наук.
Дихання та пізнання тісно пов’язані
Висновки ґрунтуються на попередніх доказах того, що дихання може впливати на пізнання. Попередні дослідження, наприклад, показали, що люди можуть дещо краще виконувати завдання на пам’ять залежно від того, чи зустрічається інформація під час дихання чи дихання. Контрольоване дихання також використовується для заспокоєння людей із симптомами ПТСР.
Нове дослідження додає ще один рівень, показуючи, що зв’язок не обмежується часом дихання. Детальна картина кожного вдиху та видиху також пов’язана з моделлю безперервної діяльності мозку.
Небезпечна дихальна недостатність викликає нове питання
Це піднімає важливе питання для майбутніх досліджень: чи змінюється тісний зв’язок між диханням і мозком в умовах, коли дихання раптово припиняється.
Один із співавторів дослідження Брайан Длухі, нейрохірург з Університету Айови, вивчає раптову смерть при епілепсії або SUDEP, за якої люди з епілепсією можуть раптово померти.
Войтек сказав, що майбутні дослідження можуть перевірити, чи порушується визначений тут зв’язок при SUDEP або синдромі раптової дитячої смерті, або SIDS, і чи можуть зміни в диханні забезпечити раннє попередження перед зупинкою дихання.
«Майбутні дослідження можуть з’ясувати, чи попереджають моделі дихання про припинення дихання при SUDEP або SIDS», — сказав Войтек, який співпрацює з аспірантською програмою Школи науки та обчислювальної техніки Халічоглу в Школі медичної неврології та Інституті науки Халічоглу.
Поточне дослідження не показує, що моделі дихання можуть передбачити SUDEP або SIDS. Натомість це забезпечує основу для перевірки того, чи порушується нормальний зв’язок між диханням і нейронною активністю за цих умов.
«Тепер, коли ми знаємо, що існує неймовірно тісний і насичений зв’язок між структурою кожного вдиху та структурою кожної мозкової хвилі, є цілий новий світ вибору, який ми можемо дослідити», — сказав Войтек.
Довідка: Ейна Косік-Роуз, Гуанью Чжоу, Ендрю Шериф, Джошуа М. Розеноу, Стефан В. Шуле, Чіма О. Олуігбо, Сейдж Анабель Теті, Мохамад Е. Рон, Сукбіндер Кумар, Браян Длухі, Крістіна Зелано та Бредлі: «Періодичні дихальні хвилі пов’язані з моделями нейронних коливань» Войтек, 30 серпня 2026 р. Журнал неврології.
DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0731-26.2026
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
