神经科学家发现大脑如何减缓焦虑呼吸

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神经科学家发现大脑如何减缓焦虑呼吸

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https://www.salk.edu/zh-CN/%E6%96%B0%E9%97%BB%E5%8F%91%E5%B8%83/%E7%A5%9E%E7%BB%8F%E7%A7%91%E5%AD%A6%E5%AE%B6%E5%8F%91%E7%8E%B0%E5%A4%A7%E8%84%91%E5%A6%82%E4%BD%95%E5%87%8F%E7%BC%93%E7%84%A6%E8%99%91%E5%91%BC%E5%90%B8/

索尔克研究所的科学家首次发现了大脑中特定的神经回路，可以自主调节呼吸，并证实这种调节可以减轻焦虑和负面情绪。这一发现为理解瑜伽和正念等练习对缓解负面情绪的有益影响提供了科学依据。

左起：韩成和张镇浩。

深吸一口气，缓慢呼出……我们可以通过放慢呼吸来自我安慰，这难道不奇怪吗？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。

这项研究结果发表于《自然神经科学》，描述一组新的脑细胞和分子，可以通过治疗方法来预防过度换气并调节焦虑、恐慌或创伤后应激障碍。

“身体会通过深呼吸自然地自我调节，因此将呼吸与情绪相一致对我们来说几乎是直觉的——但我们并不知道这在大脑中是如何运作的，”资深作者韩成说，他是索尔克研究所副教授兼先锋基金发展主席。“通过揭示导致呼吸减慢的特定大脑机制，我们的发现可能为瑜伽和正念等练习对缓解负面情绪的有益影响提供科学解释，并进一步为其提供科学依据。”

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。

呼吸模式和情绪状态很难分清——如果焦虑增加或减少，呼吸频率也会增加或减少。尽管情绪调节和呼吸之间似乎存在明显的联系，但之前的研究只彻底探索了脑干中的潜意识呼吸机制。虽然较新的研究已经开始描述自上而下的有意识机制，但直到索尔克团队开始研究这一案例之前，人们都没有发现特定的大脑回路。

研究人员认为，大脑额叶皮层负责协调复杂的思维和行为，它以某种方式与控制自动呼吸的脑干区域（称为延髓）进行交流。为了验证这一点，他们首先查阅了神经连接数据库，然后进行了实验来追踪这些不同大脑区域之间的连接。

这些初步实验揭示了一种潜在的新呼吸回路：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。

除了这些大脑区域的物理连接之外，考虑它们可能相互发送的信息类型也很重要。例如，当延髓活跃时，它会启动呼吸。然而，从脑桥传下来的信息实际上会抑制延髓的活动，导致呼吸频率减慢。韩的团队假设，某些情绪或行为可能导致皮质神经元激活脑桥，从而降低延髓的活动，导致呼吸变慢。

为了验证这一点，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。他们还使用一种称为光遗传学的技术，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。

他们的研究结果证实，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，但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。另一方面，如果研究人员关闭这个回路，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）。