A légzés olyannyira természetes, hogy ritkán áll meg az ember és gondolkodik el rajta, hogyan tartja fenn a szervezet ezt az automatikus folyamatot. Az idegtudósok szerencsére időnként mégis a légzés felé fordítják figyelmüket, ami sok érdekes eredményt szült többek között arról is, hogyan befolyásolja a mentális folyamatokat. A légzés élettani jelentősége feltehetőleg mindig világos volt az emberek számára. Ha valaki huzamosabb időn át nem jut lélegzethez, az meghal. Ezt az egyszerű tényt őseink is első kézből tapasztalhatták meg, így nem csoda, hogy a légzés minden hiedelemvilág szerint összefügg az élet esszenciájával. A XVII. századtól egyre több tudományos vizsgálat támasztotta alá ezt a gondolatot. Szépen lassan kiderült, hogy a levegőben lévő oxigénre van szüksége a szervezetnek, méghozzá azért, mert ennek segítségével állítanak elő energiát a sejtek. Az oxigén sejtekhez jutását az biztosítja, hogy az oxigénben dús levegő beáramlik a tüdő léghólyagocskáiba, ahol az ereken keresztül a vérbe jut. Ez azért történik, mert a rekeszizom és a külső bordaközi izmok összehúzódása kitágítja a mellüreget, amit követ a tüdő is. A tüdőben így csökken a nyomás, ez pedig a levegő beáramlását eredményezi. Az izmok összehúzódását az idegrendszer vezényli, azonban az még máig sem teljesen tisztázott, hogy pontosan hogyan. Arra már a híres római orvos, Galénosz is felfigyelt, hogy a légzés szabályozása az agytörzzsel van összefüggésben. Azt tapasztalta, hogy amikor a gladiátorok nyaktörést szenvedtek, akkor a légzés teljesen leállt, de legalábbis rendellenessé vált.
Több mint másfél ezer éven keresztül nem történt komolyabb előrelépés az ügyben, de a XX. század elején Edgar Adrian azonosított az agytörzsben egy sejtcsoportot, amely ritmikus aktivitást produkált. Adrian aranyhalakat boncolt fel és azt találta, hogy az agytörzs egy pontján folyamatos ritmikus aktivitást hoznak létre idegsejtek. A ritmikus aktivitás az izmokhoz továbbítva ritmikus összehúzódásokat hozhat létre, vagyis éppen olyan mozgást, ami a légzéshez szükséges. Adrian 1932-ben Fiziológiai és orvostudományi Nobel-díjat kapott az idegsejtek működésével kapcsolatos felfedezéseiért és később a légzés szabályozásával kapcsolatos sejtése is beigazolódott. Majdnem 60 évvel később derült ki, hogy valóban az agytörzsben található, ritmikus aktivitást létrehozó sejtcsoport felel a légzés szabályozásáért.
A preBötzinger komplex
Feldman és kollégái patkányokon végzett kísérletek során különítették el a légzés szabályozásáért felelős sejtcsoportot, amit preBötzinger komplexnek neveztek el. Érdekes módon a terület nem egy legendás anatómusról kapta a nevét, hanem egy borról, amit egy konferencián fogyasztottak a kutatók. A bor Bötzingen területéről származott. A légzés végső soron a légzőizmok ritmikus összehúzását feltételezi, így a preBötzinger komplex valamiképpen ritmikus aktivitást kell, hogy létrehozzon, ami aztán a frenikus idegen jut el a rekeszizomhoz. Máig kérdéses azonban, hogy pontosan milyen módon alakul ki ez a ritmikus aktivitás az agytörzsben.
Létrehozhatnák például ún. pacemaker sejtek. Ezeknek az a jellemzője, hogy külső behatás nélkül is aktiválódnak majd elhallgatnak, amit speciális ioncsatornák tesznek lehetővé a sejtmembránban. Ilyen sejtek vezénylik például a szív összehúzódását is. A preBötzinger komplexben azonban egyelőre nem sikerült kimutatni hasonló neuronokat, tehát a légzés ritmusát nem pacemaker sejtek hozzák létre. Egy másik lehetőség viszonylag egyszerű hálózati motívumot feltételez. Ennek lényege, hogy serkentő és gátló idegsejtek vannak egymással kiegyensúlyozott kapcsolatban, így a serkentő idegsejtek aktiválódása aktiválja a gátló idegsejteket, amelyek viszont elcsendesítik a serkentő idegsejteket, így végső soron ritmikus aktivitás alakul ki mindkét sejtcsoportban. A preBötzinger komplexben azonban nem találtak még gátló idegsejteket, tehát ez az elképzelés sem állja meg a helyét. Éppen ezért az aktuális nézet, hogy a ritmikus aktivitást az eredményezi, hogy a preBötzinger komplex sejtjei között néhány különösen ingerelhető állapotba kerül a kapcsolatrendszere miatt, ebben az állapotban magas frekvenciájú aktivitást produkál, majd „elfárad” és elhallgat. Ezt támogatja az a tény is, hogy az idegsejtek ingerelhetőségét csökkentő opioidok hajlamosak lassítani a légzést. Talán meglepő, hogy a légzés központi mechanizmusait máig nem tisztázták teljesen, hiszen például a szív működése nem rejteget hasonló titkokat. Ez azért van így, mert a szív egyszerűbb, tulajdonképpen egy pumpa. Az összehúzódásának ritmusát saját idegi hálózata produkálja, a központi idegrendszer csupán ezt a ritmust módosítja.
A légzés esetében azonban nem ennyire egyszerű a helyzet. A légzőizmok összehúzódásának ritmusát a központi idegrendszer hozza létre és ennek a ritmusnak alkalmazkodnia kell az anyagcsere folyamatok és a külső környezet változásaihoz is, hogy állandó legyen az oxigénellátás. A kérdést az teszi még összetettebbé, hogy a légzés valójában nem csak a belégzés és kilégzés váltakozása. Az emlősállatok például rendszeresen sóhajtanak is, ami a normális ritmus megtörésével, a szokásosnál hosszabb be- és kilégzéssel jár. Az emberek például néhány percenként sóhajtanak, aminek feltehetőleg az esetleg összeesett léghólyagocskák újbóli kitágítása a jelentősége. Néhány éve kiderült, hogy a preBötzinger komplex közelében van egy sejtcsoport, ami a sóhajtásért felelős. A légzés szabályozásának mechanizmusai tehát még mindig tartogathatnak meglepetéseket.
Forrás: brainmadesimple.com
A légzés adja a gondolkodás ritmusát?
A közelmúltban olyan vizsgálatokat is végeztek kutatók, amelyek a légzés és a mentális folyamatok összefüggéseit vizsgálták. Kiderült például, hogy a hangadás szorosan koordinálódik a légzéssel és ez feltehetőleg az emberi nyelvhasználatot is alapjaiban határozza meg. Minden nyelvre jellemző, hogy egy perc alatt hány szótagot lehet vele produkálni, ám ez viszonylag szűk határok között mozog, amit valószínűleg az szab meg, hogy a hangképzést a légzéshez kell igazítani.
Mindez nem annyira meglepő, hiszen a hangképzés lényegében a kiáramló levegő sűrűségét váltogatja. Néhány friss tanulmány azonban azt mutatja, hogy a légzés ritmusa hatással van az agy egyéb tevékenységeire is. Úgy tűnik, hogy hatással van az érzékelésre, az érzelmek felismerésére és a tanulásra is, hogy a légzési ciklus mely szakaszában mutatnak be ingereket a kísérleti állatoknak vagy kísérleti személyeknek. Jellemző, hogy a belégzés során bemutatott ingerekre gyorsabbak és pontosabbak a reakciók.
Például gyorsabb a finom tapintás érzékelése és pontosabbak a mentális forgatás teszten adott válaszok.
A tesz lényege, hogy két eltérő orientációjú alakzatról el kell dönteni azonosak-e. Ezek mellett gyorsabb a negatív érzelmek felismerése, sőt jobban is emlékeznek a kísérleti résztvevők azokra az ingerekre, melyeket belégzés közben látnak. Azt is több tanulmány támasztja alá, hogy ezek a hatások csak abban az esetben jelentkeznek, ha a résztvevők az orrukon keresztül lélegeznek.
Egyelőre nem teljesen világos, hogy milyen mechanizmus áll ezen hatások hátterében, de van egy elképzelés, amit több eredmény is támogat. Ismert, hogy az agy elektromos jeleket, ún. agyhullámokat produkál, melyek jellegzetes frekvenciatartományokba esnek. Mivel az agyhullámok idegsejtek millióinak tevékenységét tükrözik, az idegtudósok úgy vélik, hogy jó mutatói például az agyterületek közötti kommunikációnak is. Úgy tűnik, hogy az agyhullámok ritmusa több agyterületen is a légzés ritmusához idomul. Ilyen agyterületek például a hippokampusz és az amigdala is. A hippokampusz az emlékezeti, az amigdala pedig az érzelmi folyamatokban játszik alapvető szerepet. Összegezve tehát számos kutatás mutatja, hogy a légzés befolyásolja a mentális folyamatokat. Vajon, hogy lehetne ezeket a hatásokat kiaknázni?
Számos tradicionális légzési gyakorlat van, amely talán éppen ezt teszi. A meditáció legtöbb válfajában kitüntetett szerepet kap a légzés tudatos szabályozása, ami a módszerek gyakorlói szerint lenyugtatja az elmét és segít a figyelem szabályozásában is.
Forrás: pexels.com/Felipe Borges
A légzés és a kogníció kapcsolatának alaposabb megismerése személyre szabott módszerek kifejlesztését teheti lehetővé. Már jelenleg is zajlanak olyan kutatások, melyek azt vizsgálják, hogyan lehetne a szorongásos zavarok, vagy akár a neurodegeneratív betegségek megfékezésére használni különféle légzési technikákat. Nagy remények fűződnek tehát a légzéssel kapcsolatos idegtudományi kutatásokhoz, a hab a tortán pedig az, hogy a tradicionális technikák teljesen ingyenesek.
