當(dāng)我們睡覺時，大腦并沒有關(guān)閉，而是忙于“保存”當(dāng)天的重要記憶。為了實現(xiàn)這一點，大腦區(qū)域被同步以協(xié)調(diào)它們之間的信息傳輸。然而，在多個遠(yuǎn)程大腦區(qū)域之間實現(xiàn)這種同步的機(jī)制尚不清楚。傳統(tǒng)上，這些機(jī)制是在大腦內(nèi)的相關(guān)活動模式中尋找的。然而，LMU 神經(jīng)科學(xué)家 Anton Sirota 教授和 Nikolas Karalis 博士現(xiàn)在已經(jīng)能夠證明，呼吸就像起搏器一樣，可以帶動不同的大腦區(qū)域并使它們相互同步。
呼吸是最持久和最基本的身體節(jié)律，對自主神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的生理作用。它還可以調(diào)節(jié)廣泛的認(rèn)知功能，例如感知、注意力和思維結(jié)構(gòu)。然而，它對認(rèn)知功能和大腦的影響機(jī)制在很大程度上是未知的。
科學(xué)家們在小鼠體內(nèi)進(jìn)行了大規(guī)模的體內(nèi)電生理記錄，這些記錄來自邊緣系統(tǒng)的數(shù)千個神經(jīng)元。他們表明，呼吸通過以獨(dú)立于嗅覺的方式調(diào)節(jié)這些回路的興奮性，在所有研究的大腦區(qū)域——包括海馬、內(nèi)側(cè)前額葉和視覺皮層、丘腦、杏仁核和伏隔核——中夾帶和協(xié)調(diào)神經(jīng)元活動。“因此，我們能夠證明存在一種新的非嗅覺、腦內(nèi)、機(jī)制目前在巴塞爾弗里德里希米歇爾生物醫(yī)學(xué)研究所擔(dān)任研究員的 Karalis 說，這解釋了呼吸對分布式電路的夾帶，我們稱之為“呼吸必然放電”。“我們的研究結(jié)果確定了呼吸回路和邊緣回路之間存在以前未知的聯(lián)系，并且背離了呼吸通過鼻子-嗅覺途徑調(diào)節(jié)大腦活動的標(biāo)準(zhǔn)信念，”Sirota 強(qiáng)調(diào)說。
這種機(jī)制介導(dǎo)了這些大腦區(qū)域中睡眠相關(guān)活動的協(xié)調(diào)，這對于記憶鞏固至關(guān)重要，并為皮質(zhì)-海馬回路同步動力學(xué)的共同調(diào)節(jié)提供了手段。根據(jù)作者的說法，這些結(jié)果代表了向前邁出的重要一步，并為新的機(jī)械理論奠定了基礎(chǔ)，這些理論將呼吸節(jié)律作為記憶鞏固期間分布式系統(tǒng)通信的基本機(jī)制。
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