El ritmo de la respiración puede influir en la actividad neural que mejora la memoria y el juicio emocional.
Fuente: Universidad de Northwestern.
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La respiración no es sólo para obtener el oxígeno; ahora está vinculado a la función y el comportamiento del cerebro. Los científicos de Northwestern Medicine han descubierto por primera vez que el ritmo de la respiración crea actividad eléctrica en el cerebro humano que mejora los juicios emocionales y el recuerdo. Estos efectos sobre el comportamiento dependen críticamente de si inhala o exhala y si respira por la nariz o la boca.
En el estudio, los individuos fueron capaces de identificar una cara temerosa más rápidamente si se encontraron con la cara cuando inspiraban en comparación con la expiración. Los individuos también tenían más probabilidades de recordar un objeto si lo encontraban en la respiración inhalada que en el exhalado. El efecto desapareció si se respiraba por la boca.
«Uno de los principales hallazgos en este estudio es que hay una diferencia dramática en la actividad cerebral en la amígdala y el hipocampo durante la inhalación en comparación con la exhalación», dijo la autora principal Christina Zelano, profesora asistente de neurología en la Universidad Northwestern Feinberg School of Medicine. «Cuando inspiras, descubrimos que estás estimulando neuronas en la corteza olfativa, amígdala e hipocampo, a través del sistema límbico».
El estudio fue publicado el 6 de diciembre en el Journal of Neuroscience.
El autor principal es Jay Gottfried, profesor de neurología en Feinberg.
Los científicos de la Universidad de Northwestern descubrieron por primera vez estas diferencias en la actividad cerebral mientras estudiaban a siete pacientes con epilepsia que estaban programados para una cirugía cerebral. Una semana antes de la cirugía, un cirujano implantó electrodos en los cerebros de los pacientes con el fin de identificar el origen de sus convulsiones. Esto permitió a los científicos adquirir datos electrofisiológicos directamente de sus cerebros. Las señales eléctricas registradas mostraron que la actividad cerebral fluctuaba con la respiración. La actividad ocurre en las áreas cerebrales donde se procesan las emociones, la memoria y los olores.
Este descubrimiento llevó a los científicos a preguntarse si las funciones cognitivas típicamente asociadas con estas áreas cerebrales -en particular el procesamiento del miedo y la memoria- también podrían verse afectadas por la respiración.
La amígdala está fuertemente ligada al procesamiento emocional, en particular a las emociones relacionadas con el miedo. Así que los científicos pidieron a unos 60 sujetos que tomaran decisiones rápidas sobre las expresiones emocionales en el entorno del laboratorio mientras registraban su respiración. Presentados con imágenes de caras que mostraban expresiones de temor o sorpresa, los sujetos debían indicar, lo más rápidamente posible, la emoción que expresaba cada cara. 
Cuando se encontraron caras durante la inhalación, los sujetos los reconocieron como temerosos más rápidamente que cuando se encontraron caras durante la exhalación. Esto no era cierto para las caras que expresaban sorpresa. Estos efectos disminuyeron cuando los sujetos realizaban la misma tarea mientras respiraban por la boca. Por lo tanto, el efecto fue específico para los estímulos temerosos sólo durante la respiración nasal.
En un experimento dirigido a evaluar la función de la memoria – relacionado con el hipocampo – los mismos sujetos se mostraron imágenes de objetos en la pantalla de un ordenador y se les dijo que los recordaran. Más tarde, se les pidió que recordaran esos objetos. Los investigadores encontraron que recordar era mejor si las imágenes se encontraron durante la inhalación.
Los resultados implican que la respiración rápida puede conferir una ventaja cuando alguien se encuentra en una situación peligrosa, dijo Zelano.
«Si usted está en un estado de pánico, su ritmo respiratorio se hace más rápido», dijo Zelano. «Como resultado, gastarás proporcionalmente más tiempo inhalando que cuando estás en un estado de calma. Por lo tanto, la respuesta innata de nuestro cuerpo al miedo con una respiración más rápida podría tener un impacto positivo en la función cerebral y dar lugar a tiempos de respuesta más rápidos a estímulos peligrosos en el medio ambiente «.
Otro conocimiento potencial de la investigación está en los mecanismos básicos de la meditación o la respiración enfocada. «Cuando inhalas, estás en cierto sentido sincronizando las oscilaciones cerebrales a través de la red límbica», observó Zelano.
Fuente original del artículo: La «Respiración nasal incorpora las oscilaciones límbicas humanas y modula la función cognitiva» por Christina Zelano, Heidi Jiang, Guangyu Zhou, Nikita Arora, Stephan Schuele, Joshua Rosenow y Jay A. Gottfried en Journal of Neuroscience. Publicado en Diciembre 7 2016 doi: 10.1523 / JNEUROSCI.2586-16.2016
Abstracto
La respiración nasal incorpora las oscilaciones límbicas humanas y modula la función cognitiva
La necesidad de respirar vincula el sistema olfatorio mamífero inextricablemente a los ritmos respiratorios que atraen el aire a través de la nariz. En roedores y otros animales pequeños, las oscilaciones lentas de la actividad del potencial de campo local se conducen a la velocidad de respiración (~ 2-12 Hz) en el bulbo olfatorio y la corteza, y las ráfagas oscilatorias más rápidas se acoplan a fases específicas del ciclo respiratorio. Se cree que estos ritmos dinámicos regulan la excitabilidad cortical y coordinan las interacciones de la red, ayudando a formar la codificación olfativa, la memoria y el comportamiento. Sin embargo, mientras que las oscilaciones respiratorias son un sello omnipresente de la función del sistema olfativo en animales, la evidencia directa de tales patrones carece en los seres humanos.
En este estudio, adquirimos datos de EEG intracraneal de pacientes raros (Ps) con epilepsia refractaria médicamente, lo que nos permite probar la hipótesis de que la actividad oscilatoria cortical sería arrastrada al ciclo respiratorio humano, aunque a un ritmo mucho más lento de ~ 0.16-0.33 Hz. Nuestros resultados revelan que la respiración natural sincroniza la actividad eléctrica en la corteza piriforme humana (olfativa), así como en las áreas límbicas relacionadas con el cerebro, incluyendo la amígdala y el hipocampo. En particular, el poder oscilatorio alcanzó su punto máximo durante la inspiración y se disipó cuando la respiración se desvió de la nariz a la boca. Los experimentos de comportamiento paralelos mostraron que la fase respiratoria mejora la discriminación del miedo y la recuperación de la memoria. Nuestros resultados proporcionan un marco único para la comprensión de la función fundamental de la respiración nasal en la coordinación de las oscilaciones neuronales para apoyar el procesamiento de estímulos y el comportamiento.
IMPORTANCIA
Los estudios en animales han demostrado durante mucho tiempo que la actividad oscilatoria olfativa emerge en línea con el ritmo natural de la respiración, incluso en ausencia de un estímulo olfativo. Es poco entendible que el ciclo de respiración induzca las oscilaciones corticales en el cerebro humano. En este estudio, se recogieron datos de EEG intracraneal de pacientes raros con epilepsia médicamente intratable, y se encontró evidencia de arrastre respiratorio de la actividad potencial de campo local en la corteza piriforme humana, amígdala e hipocampo. Estos efectos disminuyeron cuando la respiración fue desviada a la boca, resaltando la importancia del flujo de aire nasal para generar oscilaciones respiratorias.
Finalmente, los datos conductuales en sujetos sanos sugieren que la fase de respiración influye sistemáticamente en las tareas cognitivas relacionadas con la amígdala y las funciones del hipocampo.