研究发现，呼吸可以明显地调节整个大脑的神经反应

长期以来，心理健康从业者和冥想大师一直认为有意识的呼吸能够诱导内心平静，但科学家并不完全了解大脑是如何参与这一过程的。利用功能性磁共振成像(fMRI)和电生理学，宾夕法尼亚州立工程学院的研究人员发现了大鼠呼吸和神经活动变化之间的潜在联系。

他们的研究结果在发表之前已经在网上公布了eLife．研究人员使用同步多模式技术来清除通常与大脑成像有关的噪音，并确定呼吸调节的位置神经活动．

“大约有100万篇关于功能磁共振成像的论文发表，这是一种允许研究人员进行检查的非侵入性成像技术大脑的活动宾夕法尼亚州立大学心理健康研究神经技术中心创始主任、生物医学工程教授张南银说。 

“成像研究人员过去认为，在功能磁共振成像中，呼吸是一种非神经生理人工制品，就像心跳或身体运动一样。我们的论文介绍了呼吸具有神经成分的想法:它通过调节神经活动影响功能磁共振成像信号。”

通过使用功能磁共振成像(fMRI)扫描麻醉下静息状态的啮齿类动物的脑电波，研究人员揭示了与呼吸有关的大脑区域网络。

张说:“呼吸是几乎所有活着的动物的共同需求。”“我们知道呼吸是由脑干中的一个区域控制的。但我们并不完全了解呼吸作用如何影响大脑中的其他区域。”

与功能磁共振成像相结合，研究人员使用了神经电生理学，测量神经系统的电特性和信号，将呼吸与扣带皮层的神经活动联系起来，扣带皮层是大脑半球中心的一个区域，与情绪反应和监管。同时使用功能磁共振成像和电生理学使研究人员能够梳理出数据收集过程中与神经无关的功能磁共振成像信号变化，如运动和二氧化碳呼出。

张说，这些发现提供了关于神经活动和fMRI信号在静息状态下是如何联系的洞察，这可能为未来的影像学研究提供信息，以理解神经血管信号在静息状态下的变化。

“当动物呼吸时，我们测量了它们的大脑活动如何随着呼吸节奏波动，”张说。“当推广到人类时，这种方法可以提供关于冥想练习中常见的呼吸控制如何有助于减少压力和焦虑的机械见解。”

神经活动之间的相关性扣带皮层呼吸节奏可能表明呼吸节奏可能会产生影响情绪状态他说。

“当我们处于焦虑状态时，我们的呼吸通常会加快，”张说。作为回应，我们有时会深吸一口气。或者当我们专注时，我们倾向于屏住呼吸。这些迹象表明呼吸可以影响我们的大脑功能。呼吸可以让我们控制自己的情绪，例如，当我们需要改变大脑功能时。我们的研究结果支持这一观点。”

未来的研究可能集中在观察大脑人类被试来分析缓慢、有意识的呼吸和神经活动之间更直接的联系。

“我们对大脑中发生的事情的理解仍然很肤浅，”张说。“如果研究人员用同样的技术在人类身上重复这项研究，他们可能就能解释冥想是如何调节大脑中的神经活动的。”