嘗試一下，緩慢地、順暢地呼吸。你是否感覺平靜下來了？長(zhǎng)久以來，人們用這種方法穩(wěn)定情緒。但是，這背后的科學(xué)依據(jù)是什么呢？近日發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了腦干中少數(shù)將呼吸與心理狀態(tài)聯(lián)系在一起的神經(jīng)細(xì)胞。這一研究發(fā)表在3月31日的Science上。
醫(yī)生常常會(huì)建議應(yīng)激障礙患者進(jìn)行調(diào)息練習(xí)。調(diào)息法（梵語：pranayama）也是瑜伽的核心組成部分，通過有規(guī)律地吸氣和呼氣讓意識(shí)從高亢甚至狂亂的狀態(tài)進(jìn)入一種冥想狀態(tài)。文章的資深作者M(jìn)ark Krasnow說：“這項(xiàng)研究很有趣，因?yàn)樗鼮椤罢{(diào)息法”背后的科學(xué)依據(jù)提供了一個(gè)細(xì)胞和分子層面上的理解。
將呼吸與放松，注意，興奮和焦慮相關(guān)聯(lián)的微小神經(jīng)元簇位于腦干深處。這個(gè)小神經(jīng)元簇，在呼吸起搏器區(qū)域，后者由該研究組合作者，加州大學(xué)洛杉磯分校神經(jīng)生物學(xué)教授Jack Feldman博士于1991年在小鼠中發(fā)現(xiàn)。后來，在人類中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)構(gòu)。
Krasnow說：“在某些方面，呼吸起搏器可能比心臟起搏器更復(fù)雜。與僅僅具有快-慢變化的心臟不同，呼吸的類型有許多種：正常，興奮，嘆氣，打呵欠，喘氣，睡眠，大笑，抽泣……我們想知道呼吸控制中心內(nèi)不同亞型的神經(jīng)元中心是否可能負(fù)責(zé)產(chǎn)生這些不同類型的呼吸?！?/p>
根據(jù)這個(gè)猜想，Yackle通過公共數(shù)據(jù)庫(kù)搜索收集了一系列在小鼠腦干中激活的基因。呼吸控制中心——呼吸起搏器（preB?tC）正是位于腦干內(nèi)。
他確定了許多這樣的基因，研究人員通過基因的激活特征將這些交織在preB?tC內(nèi)的神經(jīng)元分為60多個(gè)獨(dú)立的神經(jīng)元亞型。科學(xué)家們得以系統(tǒng)評(píng)估每個(gè)神經(jīng)元亞群在實(shí)驗(yàn)小鼠中的作用。根據(jù)獨(dú)特的基因激活特征，研究人員能夠特異性地破壞某一種神經(jīng)元亞型。并觀察這種特定亞型的損傷如何影響動(dòng)物的呼吸。在2016年與Feldman的合作中，他們成功地分離了preB?tC中控制嘆息的神經(jīng)元亞群。敲除這些神經(jīng)元能夠消除嘆氣，但其他呼吸模式不會(huì)受影響。這一發(fā)現(xiàn)于2016年發(fā)表在Nature上。
Krasnow和Yackle隨后開始探索preB?tC另一個(gè)神經(jīng)元亞群（約175個(gè)神經(jīng)元）的呼吸作用，其特征在于它們共同表達(dá)Cdh9和Dbx1這兩個(gè)遺傳標(biāo)記。利用基因工程，研究人員讓小鼠神經(jīng)元攜帶或敲除這些基因。
研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠的Cdh9 / Dbx1神經(jīng)元被消除后，它們會(huì)變得非常平靜。 通常情況下，如果將小鼠放在一個(gè)新環(huán)境中，它們會(huì)出現(xiàn)嗅聞和探索行為，但是這些小鼠只是悠閑地為自己梳理毛發(fā)。
進(jìn)一步的分析顯示，雖然這些小鼠仍然具有從嘆息到用力呼吸的一系列呼吸類型，但是這些呼吸類型的比重發(fā)生了變化。較快的“積極”和更快的“嗅聞”式呼吸更少，與冷靜相關(guān)的緩慢式呼吸增多。
研究人員猜測(cè)，這些神經(jīng)元不是調(diào)節(jié)呼吸，而是監(jiān)測(cè)呼吸，并將信號(hào)發(fā)送給腦干中的另一個(gè)結(jié)構(gòu)——藍(lán)斑核，其功能與應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)，參與喚醒與警戒，如果過度激活，將會(huì)觸發(fā)焦慮和痛苦。此外，藍(lán)斑核中的神經(jīng)元表現(xiàn)出與呼吸相關(guān)的節(jié)律行為。在一系列實(shí)驗(yàn)中，斯坦福大學(xué)的研究人員證實(shí)，表達(dá)Cadh9和Dbx1的PreB?tC神經(jīng)元能夠正調(diào)控藍(lán)斑核中的去甲腎上腺素神經(jīng)元。
Krasnow說：“如果你身體某些部位受損或加速呼吸，你需要馬上知道。 這175個(gè)神經(jīng)元，告訴大腦的其余部位發(fā)生了什么，這十分重要?！?/p>
Feldman說：“PreB?tC似乎在呼吸對(duì)覺醒和情緒的影響中起著關(guān)鍵作用，正如在冥想中所看到的。我們希望了解這個(gè)核心功能可以為治療壓力，抑郁和其他消極情緒提供一些思路?！?/p> End
參考資料：1）Breathing control center neurons that promote arousal in mice
2）Brain study shows how slow breathing induces tranquility
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