神经科学家发现大脑如何减缓焦虑呼吸

神经科学家发现大脑如何减缓焦虑呼吸

当我们深吸一口气，缓慢呼出时，这种有意识地控制呼吸的行为是如何影响我们的情绪状态的？索尔克研究所的科学家们首次揭示了大脑中负责这一过程的特定神经回路，为理解瑜伽和正念练习对情绪调节的作用提供了科学依据。

左起：韩成和张镇浩。点击这里以获得高分辨率图像。信用：索尔克研究所

人类长期以来一直使用缓慢呼吸来调节情绪，瑜伽和正念等练习甚至普及了箱式呼吸等正式技术。然而，对于大脑如何有意识地控制我们的呼吸，以及这是否真的对我们的焦虑和情绪状态有直接影响，科学界对此了解甚少。

索尔克研究所的神经科学家首次发现了一种可以自主调节呼吸的特定大脑回路。研究人员利用小鼠，精确定位了额叶皮质中与脑干相连的一组脑细胞，脑干控制着呼吸等重要动作。他们的研究结果表明，大脑中更复杂的部分与下脑干呼吸中心之间的这种联系使我们能够将呼吸与当前的行为和情绪状态相协调。

一只老鼠呼吸空气，形成一朵大脑形状的云，将雨水倾泻到野火上，代表着焦虑和恐慌的热烈情绪。点击这里以获得高分辨率图像。信用：索尔克研究所

研究团队发现，大脑额叶皮层负责协调复杂的思维和行为，它通过与脑干区域（称为延髓）的连接来控制呼吸。具体来说，前扣带皮层额叶区域的神经元与脑桥中间的脑干区域相连，后者又与下方的延髓相连。当皮质神经元激活脑桥时，会降低延髓的活动，导致呼吸变慢。

为了验证这一发现，研究人员记录了小鼠在嗅探、游泳和饮水等改变呼吸的行为以及引起恐惧和焦虑的条件下的大脑活动。他们还使用光遗传学技术，在不同的情绪和行为环境下打开或关闭该大脑回路的部分，同时测量动物的呼吸和行为。

实验结果证实，当皮质和脑桥之间的连接被激活时，小鼠会更加平静，呼吸也更慢；而当小鼠处于焦虑的环境中时，这种交流会减少，呼吸频率会上升。此外，当研究人员人为地激活这种皮质-脑桥-延髓回路时，动物的呼吸会减慢，焦虑的迹象也会减少。反之，如果关闭这个回路，呼吸频率就会上升，小鼠会变得更加焦虑。

小鼠大脑中的 dACC 神经元（绿色）。点击这里以获得高分辨率图像。信用：索尔克研究所

这项研究不仅揭示了大脑如何通过特定回路控制呼吸与情绪的协调，还为开发针对焦虑、恐慌或创伤后应激障碍的治疗方法提供了新的思路。研究团队计划进一步分析该回路，以确定是否可以通过药物激活它，从而实现手动减缓呼吸或防止过度换气。

“我想利用这些发现设计一种瑜伽药丸，”研究资深作者韩成说。“这听起来可能有点傻，将我们的研究成果转化为可销售的药物需要数年时间，但我们现在有了一个潜在的可针对的大脑回路，可以开发出可以立即减缓呼吸并启动平和冥想状态的疗法。”

这一发现不仅增进了我们对大脑工作机制的理解，更为开发新的心理健康治疗方法开辟了新的可能性。