Sommaire: Cette étude révèle un lien possible entre la respiration et les modifications de l’activité neuronale dans des modèles animaux.
la source: État de Pennsylvanie
Les praticiens de la santé mentale et les professeurs de méditation attribuent depuis longtemps à la respiration intentionnelle la capacité de produire un calme intérieur, mais les scientifiques ne comprennent pas entièrement comment le cerveau est impliqué dans ce processus.
En utilisant l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI) et l’électrophysiologie, des chercheurs du Penn State College of Engineering ont identifié un lien possible entre la respiration et les modifications de l’activité nerveuse chez la souris.
Leurs résultats ont été publiés en ligne avant d’être publiés dans eVie. Les chercheurs ont utilisé simultanément une technique multimodale pour éliminer les sons normalement associés à l’imagerie cérébrale et pour découvrir comment la respiration régule l’activité neuronale.
a déclaré Nanyin Zhang, directeur fondateur du Penn State Center for Neurotechnology in Mental Health Research et professeur de génie biomédical.
Les chercheurs en imagerie considéraient la respiration comme une action physiologique non neurologique, comme le rythme cardiaque ou le mouvement du corps, dans l’IRMf. Notre article avance l’idée que la respiration a une composante neuronale : elle influence la signalisation IRMf en modulant l’activité neuronale. »
En scannant les ondes cérébrales des rongeurs au repos sous anesthésie à l’aide de l’IRMf, les chercheurs ont mis en évidence un réseau de régions cérébrales impliquées dans la respiration.
“Respirer est un besoin commun pour presque tous les animaux vivants”, a déclaré Zhang. Nous savons que la respiration est contrôlée par une région du tronc cérébral. Mais nous n’avons pas une image complète de la façon dont d’autres zones du cerveau sont affectées par la respiration.”
Parallèlement à l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, les chercheurs ont utilisé la neuroélectrophysiologie, qui mesure les propriétés électriques et de signalisation dans le système nerveux, pour lier la respiration à l’activité neuronale dans le cortex cingulaire – une région du cerveau au centre des hémisphères cérébraux associée à la réponse et à la régulation émotionnelles . .
L’utilisation conjointe de l’IRMf et de l’électrophysiologie a permis aux chercheurs d’obtenir des changements dans les signaux IRMf non neuronaux pertinents lors de la collecte de données, tels que le mouvement et la respiration du dioxyde de carbone.
Ces résultats donnent un aperçu de la façon dont l’activité neuronale et la signalisation IRMf sont liées au repos, a déclaré Zhang, ce qui pourrait éclairer les futures études d’imagerie pour comprendre comment la signalisation neurovasculaire change au repos.
“Lorsque les animaux respiraient, nous avons mesuré à quel point leur activité cérébrale fluctuait avec le rythme de leur respiration”, a déclaré Zhang. “Lorsque cette approche est étendue aux humains, elle pourrait fournir des informations automatisées sur la façon dont le contrôle de la respiration est commun aux pratiques de méditation qui peuvent aider à réduire le stress et l’anxiété.”
Le lien entre l’activité neuronale dans le cortex cingulaire et le rythme respiratoire pourrait suggérer que le rythme respiratoire peut affecter les états émotionnels, selon Chang.
“Lorsque nous sommes anxieux, notre respiration s’accélère souvent”, explique Zhang. « En réponse, nous prenons parfois quelques respirations profondes. Ou lorsque nous nous concentrons, nous avons tendance à retenir notre souffle. Ce sont des signes que la respiration peut affecter le fonctionnement du cerveau. La respiration nous permet de contrôler nos émotions, par exemple, lorsque nous devons modifier les fonctions cérébrales. Nos découvertes soutiennent cette idée.”
Les études futures pourraient se concentrer sur l’observation du cerveau chez les humains pendant qu’ils méditent pour analyser le lien direct entre la respiration lente et intentionnelle et l’activité neuronale, selon Chang.
“Notre compréhension de ce qui se passe dans le cerveau est encore superficielle”, a déclaré Zhang. “Si les chercheurs reproduisent des études chez l’homme en utilisant les mêmes techniques, ils pourraient être en mesure de faire la lumière sur la façon dont la méditation module l’activité neuronale dans le cerveau.”
À propos de cette recherche dans Neuroscience News
auteur: Maria Chubrinsky
la source: État de Pennsylvanie
Contact: Maria Chubrinsky – Pennsylvanie
image: L’image est dans le domaine public
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recherche originale : libre accès.
“Échafaudage neuronal du réseau IRMf associé à la respirationÉcrit par Wenyu Tu et al. eVie
Sommaire
Échafaudage neuronal du réseau IRMf associé à la respiration
La respiration peut provoquer des mouvements et du dioxyde de carbone2 Fluctuations pendant le balayage par résonance magnétique fonctionnelle à l’état de repos (rsfMRI), ce qui entraînerait des effets non neurologiques sur le signal rsfMRI. Pendant ce temps, en tant que processus physiologique critique, la respiration peut modifier directement l’activité neuronale dans le cerveau et peut ainsi moduler la signalisation rsfMRI.
Cependant, cette composante neuronale potentielle dans la relation entre la respiration et l’IRMf est largement inexplorée. Pour illustrer le problème, nous enregistrons ici simultanément des signaux électrophysiologiques, rsfMRI et respiratoires chez la souris.
Nos données démontrent que la respiration est en effet corrélée avec des changements dans l’activité neuronale, comme en témoigne la relation de verrouillage de phase entre les différences de respiration lente et la force de la bande gamma des signaux électrophysiologiques enregistrés dans le cortex cingulaire antérieur.
Fait intéressant, les différences de respiration lente sont également associées à différents réseaux rsfMRI, qui sont médiés par l’activité neuronale de la bande gamma. De plus, le réseau cérébral associé à la respiration disparaît lorsque l’activité neuronale au niveau du cerveau est réduite au silence dans un état isoélectrique, tandis que la respiration est maintenue, confirmant le rôle nécessaire de l’activité neuronale dans ce réseau.
Pris ensemble, cette étude a identifié un réseau cérébral associé à la respiration soutenu par l’activité neuronale, qui représente un nouveau composant dans la relation entre la respiration et l’IRMf qui diffère des artefacts liés à la respiration dans l’IRMf. Cela ouvre de nouvelles voies pour étudier les interactions entre la respiration, l’activité neuronale et les réseaux cérébraux au repos dans des conditions saines et malades.
