Účinky hypoxického dýchání

Práce s dechem. Dechová práce jednoduše znamená vědomou manipulaci s dechem k dosažení požadovaného výsledku. Existuje mnoho druhů dýchání pro různé cíle. Celý segment jógy, nazývaný pránájáma, využívá sílu manipulace s dechem pro různé zdravotní přínosy. Současná studie nepoužívá konkrétní techniku ​​ze starověkých tradic, ale kombinuje dvě základní techniky založené na západní literatuře: pomalé dýchání a hypoxický nácvik zadržení dechu.

Dechová práce: pomalé dýchání. Studie pomalého dýchání (SPB) vyplynula z pozorování, že srdeční frekvence následuje dech: srdeční frekvence se zvyšuje při nádechu a snižuje se při výdechu. Mnohočetné fyziologické procesy se dostanou do souladu, když je dýchání udržováno na konstantní frekvenci asi 0,1 Hz (6 dechů za minutu). Protože pomalejší dýchání vyžaduje větší dechový objem, SPB způsobuje rytmické změny krevního tlaku, které spouští baroreflexní reakci. Baroreflex zahrnuje komunikaci z těla do mozkového kmene a vyšších mozkových center prostřednictvím aferentních nervů vagu. Mozek promítá zpět přes bloudivý nerv do srdce, uvolňuje acetylcholin, což způsobuje dočasné zpomalení srdce. Protože typický dech (tak jako tak v naší kultuře) je obvykle mnohem rychlejší a méně pravidelný, není této rezonance dosaženo v běžném každodenním životě, což vede ke snížení funkce parasympatiku. Cvičení SPB může pomoci obnovit zdraví obnovením správné autonomní rovnováhy. Například krevní tlak je během SPB akutně snížen spolu se zvýšenou citlivostí baroreflexu. Systolický krevní tlak byl u hypertoniků snížen po 8 a 12 týdnech praxe SPB. Může také snížit krevní tlak a zvýšit absorpci kyslíku u obyvatel na hladině moře vystavených vysokým nadmořským výškám.

Kromě cílů mozkového kmene vagových aferentací, hřbetního mostu, periakveduktální šedé hmoty, mozečku, hypotalamu, thalamu a laterálních a předních insulárních kortexů také vykazují aktivitu na funkčním zobrazování magnetickou rezonancí (fMRI) během SPB (Critchley et al., 2015) . Bylo také prokázáno, že pravidelná praxe SPB po dobu 8 týdnů zvyšuje funkční konektivitu mezi ventromediálním prefrontálním kortexem a insulou, amygdalou, středním cingulátem a laterálním prefrontálním kortexem ve srovnání s kontrolami (Schumann et al., 2021).

Dýchání: zadržení dechu. Různé výzkumné cesty ukázaly překvapivé výhody přerušovaného nedostatku kyslíku. V průběhu věků měly různé kultury určitou úroveň povědomí o menším dýchání nebo přesunu do nadmořské výšky ze zdravotních důvodů. Specifické studie se začaly provádět, když lidé začali s aktivitami ve vysokých nadmořských výškách, jako je let horkovzdušným balónem a horolezectví, a odtud bylo učiněno mnoho objevů o výhodách nízkého kyslíku. Například život ve vysoké nadmořské výšce pro sportovce poskytuje výhody pro trénink a soutěže na úrovni moře a mistři jógy učili pránájámu (dechové techniky), které omezují vystavení kyslíku pro různé výhody, jako je snížení stresu nebo vyčištění mysli. Ale to jsou jen nejzjevnější následky sníženého kyslíku. Překvapivější je, že hypoxické předkondicionování chrání před následnou ischemickou výzvou, která by normálně vedla k smrti neuronů. Bylo také prokázáno, že snížený obsah kyslíku zvyšuje růstové faktory, zvyšuje neurogenezi, zlepšuje průtok krve mozkem a zvyšuje antioxidační aktivitu. Předpokládá se, že mechanismus těchto výhod většinou zahrnuje hypoxií indukovatelné faktory (HIF), které vedou k downstream efektorům, jako je hemeoxygenáza-1, proteiny tepelného šoku, růstové faktory, erytropoetin a další. A tak, jakkoli by se to mohlo zdát neintuitivní, omezení kyslíku, ať už pomocí redukovaných směsí kyslíku, nadmořské výšky nebo zadržování dechu, je účinným způsobem, jak stimulovat přirozené schopnosti těla zvyšovat zdraví prospěšné faktory.

EEG zobrazení mozku při dýchání. V této studii použijeme 128kanálovou EEG čepici k záznamu EEG celé hlavy, která umožní rozklad na kortikální zdrojovou aktivitu pomocí nezávislé analýzy složek (ICA). Tato technika má tu výhodu, že odděluje aktivity vycházející z různých oblastí mozku (místo míst na pokožce hlavy) a následně pozoruje jejich přechodné interakce během konkrétních úkolů. V této studii budeme zkoumat aktivitu zdroje během řízeného rytmického dýchání a sekvencí zadržování dechu, abychom pozorovali frekvenční sílu a koherence, které charakterizují tyto stavy. Vliv hypoxie na EEG nebyl rozsáhle studován a předběžné zprávy se různí, částečně kvůli různým technikám pro navození hypoxie. Například hypobarická hypoxie v jedné studii prokázala zvýšení frekvencí alfa (~8-12 Hz) a theta (~4-7 Hz), ale snížení alfa ve dvou dalších studiích, ačkoli obě zjistily konzistentní zvýšení frekvence síla theta. Ukázalo se také, že normobarické zadržování dechu snižuje aktivitu alfa. Navíc hyperkapnie nebo zvýšený obsah oxidu uhličitého (CO2) (který se také vyskytuje během zadržování dechu) také snižuje alfa, stejně jako beta (~13-30 Hz) a nízké gama (~30-50 Hz) pomocí magnetoencefalografie. .

SPB má také malou literaturu ukazující spektrální změny během a po řízeném dýchání. Jedna studie specifické techniky pránájámy ukázala zvýšení theta během SPB, které během následné meditace klesá, zatímco síla alfa se během SPB snížila a během meditace se dále snížila. Při použití odlišného experimentálního designu ukázala další studie progresivní nárůst celkového výkonu a všech spektrálních pásem (theta, alfa, beta), když subjekty prováděly rychlé dýchání, normální dýchání a SPB. Jiná studie však zjistila snížený nízký beta výkon během SPB ve srovnání s rychlým dýcháním. Bylo také prokázáno, že SPB synchronizuje pomalé kortikální potenciály a variabilitu srdeční frekvence (HRV), což u subjektů vede k subjektivně relaxačnímu stavu.

I když tyto zprávy ukazují jasné důkazy pro změny EEG během dobrovolné manipulace s dechem, jejich výsledky jsou nekonzistentní a používají pouze nejzákladnější analytické techniky. V současné studii máme v úmyslu rozšířit tato zjištění tím, že rozložíme data EEG s vysokou hustotou na nezávislé komponenty pomocí ICA a prozkoumáme koherenci a kauzalitu aktivity EEG, abychom ukázali úroveň propojení mozku a směry toku informací během těchto stavů změněné vědomí.

Fyziologie, biochemie a molekulární biologie. Nebyly provedeny žádné studie, které by integrovaly fyziologické, biochemické a molekulárně biologické reakce dýchání u lidí. Studie hodnotí změny transkriptomu během jógy, které vykazují hlavní účinky na modulaci imunity, ale tyto jsou komplikovány procesy, které kromě jiných manipulací zahrnují i ​​dechovou práci. Naše studie bude první studií, která integruje více fyziologických a biologických multi-omických koncových bodů ke studiu dopadu dechového tréninku.