Efectos de la respiración hipóxica

Respiración. La respiración simplemente significa manipular conscientemente la respiración para lograr el resultado deseado. Hay muchos tipos de respiración para diferentes objetivos. Todo un segmento del yoga, llamado pranayama, aprovecha el poder de la manipulación de la respiración para obtener diversos beneficios para la salud. El estudio actual no utiliza una técnica específica de tradiciones antiguas, sino que combina dos técnicas básicas basadas en la literatura occidental: respiración lenta y entrenamiento para contener la respiración hipóxica.

Respiración: respiración lenta. El estudio de la respiración lenta (SPB) surgió de la observación de que la frecuencia cardíaca sigue a la respiración: la frecuencia cardíaca aumenta durante la inhalación y disminuye durante la exhalación. Múltiples procesos fisiológicos se alinean cuando la respiración se mantiene a un ritmo constante de aproximadamente 0,1 Hz (6 respiraciones por minuto). Dado que una respiración más lenta requiere un mayor volumen corriente, el SPB provoca cambios rítmicos en la presión arterial, lo que desencadena la respuesta barorrefleja. El barorreflejo implica la comunicación desde el cuerpo hasta el tronco del encéfalo y los centros cerebrales superiores a través de aferentes del nervio vago. El cerebro se proyecta de regreso a través del nervio vago hasta el corazón, liberando acetilcolina, lo que provoca una desaceleración cardíaca temporal. Debido a que la respiración típica (al menos en nuestra cultura) suele ser mucho más rápida y menos regular, esta resonancia no se logra en la vida diaria normal, lo que lleva a una función parasimpática reducida. La práctica de SPB puede ayudar a restaurar la salud mediante la recuperación del equilibrio autónomo adecuado. Por ejemplo, la presión arterial se reduce drásticamente durante el SPB, junto con una mayor sensibilidad barorrefleja. La presión arterial sistólica se redujo en pacientes hipertensos después de 8 y 12 semanas de práctica de SPB. También puede reducir la presión arterial y aumentar la absorción de oxígeno en los habitantes del nivel del mar expuestos a grandes altitudes.

Además de los objetivos del tronco encefálico de las aferencias vagales, la protuberancia dorsal, la materia gris periacueductal, el cerebelo, el hipotálamo, el tálamo y las cortezas insulares lateral y anterior también muestran actividad en la resonancia magnética funcional (fMRI) durante la SPB (Critchley et al., 2015) . También se ha demostrado que una práctica regular de SPB durante 8 semanas aumenta la conectividad funcional entre la corteza prefrontal ventromedial y la ínsula, la amígdala, el cingulado medio y la corteza prefrontal lateral en comparación con los controles (Schumann et al., 2021).

Respiración: contener la respiración. Varias vías de investigación han demostrado los sorprendentes beneficios de la falta intermitente de oxígeno. A lo largo de los siglos, diferentes culturas han tenido cierto nivel de conciencia sobre respirar menos o desplazarse a la altura por motivos de salud. Se comenzaron a realizar estudios específicos cuando los humanos comenzaron a realizar actividades a gran altura como los paseos en globo y el montañismo y a partir de ahí se han hecho muchos descubrimientos sobre los beneficios del bajo nivel de oxígeno. Por ejemplo, vivir a gran altitud para los atletas confiere ventajas para el entrenamiento y la competición al nivel del mar, y los maestros yoguis han enseñado pranayama (técnicas de respiración) que limitan la exposición al oxígeno para obtener diversos beneficios, como reducir el estrés o despejar la mente. Pero estas son sólo las secuelas más obvias de la falta de oxígeno. Más sorprendente es que el precondicionamiento hipóxico protege contra el desafío isquémico posterior que normalmente resultaría en la muerte neuronal. También se ha demostrado que la reducción de oxígeno estimula los factores de crecimiento, aumenta la neurogénesis, mejora el flujo sanguíneo al cerebro y aumenta la actividad antioxidante. Se cree que el mecanismo de tales beneficios involucra principalmente factores inducibles por hipoxia (HIF), que conducen a efectores posteriores como la hemooxigenasa-1, proteínas de choque térmico, factores de crecimiento, eritropoyetina y más. Por lo tanto, por muy contraintuitivo que parezca, limitar el oxígeno, ya sea reduciendo las mezclas de oxígeno, la altitud o aguantando la respiración, es una forma eficaz de estimular las capacidades naturales del cuerpo para aumentar los factores que promueven la salud.

Imágenes cerebrales EEG de la respiración. En este estudio, utilizaremos una tapa de EEG de 128 canales para registrar EEG de cabeza completa que permitirá la descomposición en actividad de fuente cortical mediante análisis de componentes independientes (ICA). Esta técnica tiene la ventaja de separar actividades que emanan de diferentes áreas del cerebro (en lugar de ubicaciones del cuero cabelludo) y luego observar sus interacciones transitorias durante tareas específicas. En este estudio, examinaremos la actividad de la fuente durante la respiración rítmica guiada y las secuencias de apnea para observar el poder de frecuencia y las coherencias que caracterizan estos estados. El efecto de la hipoxia en el EEG no se ha estudiado ampliamente y los informes preliminares son variados, en parte debido a las diversas técnicas para inducir la hipoxia. Por ejemplo, se ha demostrado que la hipoxia hipobárica aumenta las frecuencias alfa (~8-12 Hz) y theta (~4-7 Hz) en un estudio, pero disminuye alfa en otros dos estudios, aunque ambos encontraron un aumento constante en las frecuencias alfa (~8-12 Hz) y theta (~4-7 Hz). poder theta. También se ha demostrado que contener la respiración normobárica disminuye la actividad alfa. Además, también se ha observado que la hipercapnia, o el aumento de dióxido de carbono (CO2) (que también ocurre al contener la respiración), disminuye alfa, así como beta (~13-30 Hz) y gamma bajo (~30-50 Hz) mediante magnetoencefalografía. .

SPB también tiene una pequeña literatura que muestra cambios espectrales durante y después de la respiración controlada. Un estudio de una técnica de pranayama específica mostró un aumento de theta durante el SPB que disminuye durante la meditación posterior, mientras que la potencia alfa disminuyó durante el SPB y disminuyó aún más durante la meditación. Utilizando un diseño experimental diferente, otro estudio mostró aumentos progresivos en la potencia total y en todas las bandas espectrales (theta, alfa, beta) cuando los sujetos realizaban respiración rápida, respiración normal y SPB. Sin embargo, otro estudio encontró una disminución de la potencia beta baja durante el SPB en comparación con la respiración rápida. También se ha demostrado que SPB sincroniza los potenciales corticales lentos y la variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC), lo que lleva a un estado subjetivamente relajante para los sujetos.

Si bien estos informes muestran evidencia clara de cambios en el EEG durante la manipulación voluntaria de la respiración, sus resultados son inconsistentes y utilizan solo las técnicas de análisis más básicas. En el estudio actual, pretendemos ampliar estos hallazgos descomponiendo los datos del EEG de alta densidad en componentes independientes utilizando ICA y examinar la coherencia y causalidad de la actividad del EEG para mostrar el nivel de conexión cerebral y las direcciones del flujo de información durante estos estados de conciencia alterada.

Fisiología, Bioquímica y Biología Molecular. No se han realizado estudios para integrar las respuestas fisiológicas, bioquímicas y biológicas moleculares de la respiración en humanos. Los estudios han evaluado los cambios del transcriptoma durante el Yoga que muestran efectos principales sobre la modulación inmune, pero estos se complican por procesos que incluyen la respiración además de otras manipulaciones. El nuestro será el primer estudio que integre múltiples criterios de valoración multiómicos fisiológicos y biológicos para estudiar el impacto del entrenamiento de la respiración.