Hypoksisen hengitystyön vaikutukset

Hengitystyö. Hengitystyö tarkoittaa yksinkertaisesti hengityksen tietoista manipulointia halutun tuloksen saavuttamiseksi. Hengitystyötä on monenlaista eri tavoitteita varten. Kokonainen osa joogaa, nimeltään pranayama, hyödyntää hengityksen manipuloinnin voimaa erilaisiin terveyshyötyihin. Tässä tutkimuksessa ei käytetä erityistä antiikin perinteiden tekniikkaa, vaan siinä yhdistyvät kaksi länsimaiseen kirjallisuuteen pohjautuvaa perustekniikkaa: hidastempoinen hengitys ja hypoksinen hengitysharjoitus.

Hengitystyö: hidastempoinen hengitys. Hitaan hengityksen (SPB) tutkimus syntyi havainnosta, että syke seuraa hengitystä: syke kiihtyy sisäänhengityksen aikana ja laskee uloshengityksen aikana. Useat fysiologiset prosessit asettuvat kohdakkain, kun hengitys pidetään vakiona noin 0,1 Hz:ssä (6 hengitystä minuutissa). Koska hitaampi hengitys vaatii suuremman hengityksen määrän, SPB aiheuttaa rytmisiä muutoksia verenpaineessa, mikä laukaisee barorefleksivasteen. Barorefleksiin liittyy kommunikaatio kehosta aivorunkoon ja korkeampiin aivokeskuksiin kiertohermon afferentien kautta. Aivot heijastavat takaisin vagushermon kautta sydämeen vapauttaen asetyylikoliinia aiheuttaen tilapäistä sydämen hidastamista. Koska tyypillinen hengitys (meidän kulttuurissamme joka tapauksessa) on yleensä paljon nopeampaa ja vähemmän säännöllistä, tätä resonanssia ei saavuteta normaalissa päivittäisessä elämässä, mikä johtaa parasympaattisen toiminnan heikkenemiseen. SPB:n harjoittaminen voi auttaa palauttamaan terveyden palauttamalla oikean autonomisen tasapainon. Esimerkiksi verenpaine laskee äkillisesti SPB:n aikana, ja barorefleksiherkkyys lisääntyy. Systolinen verenpaine aleni hypertensiivisillä potilailla 8 ja 12 viikon SPB-harjoittelun jälkeen. Se voi myös alentaa verenpainetta ja lisätä hapen imeytymistä merenpinnan asukkailla, jotka ovat alttiina korkeille korkeuksille.

Vagaalisten afferenttien aivorungon kohteiden lisäksi dorsaalinen silmi, periaqueduktaalinen harmaa aine, pikkuaivot, hypotalamus, talamus sekä lateraaliset ja anterioriset insulaariset aivokuoret osoittavat aktiivisuutta toiminnallisessa magneettikuvauksessa (fMRI) SPB:n aikana (Critchley et al., 2015). . Säännöllisen SPB-harjoittelun 8 viikon ajan on myös osoitettu lisäävän toiminnallista yhteyttä ventromediaalisen prefrontaalisen aivokuoren ja insulan, amygdalan, keskisingulaatin ja lateraalisen prefrontaalikuoren välillä verrokkeihin verrattuna (Schumann et al., 2021).

Hengitystyö: pidätä hengitystä. Useat tutkimusmahdollisuudet ovat osoittaneet ajoittain alhaisen happipitoisuuden yllättävät edut. Kautta aikojen eri kulttuureissa on ollut jonkin verran tietoisuutta hengityksen vähenemisestä tai siirtymisestä korkeuteen terveydellisistä syistä. Erityisiä tutkimuksia alettiin tehdä, kun ihmiset aloittivat korkealla liikkumisen, kuten kuumailmapalloilun ja vuorikiipeilyn, ja sieltä on tehty monia löytöjä alhaisen hapen eduista. Esimerkiksi urheilijoiden korkealla asuminen tarjoaa etuja harjoittelussa ja kilpailussa merenpinnan tasolla, ja joogimestarit ovat opettaneet pranayamaa (hengitystekniikoita), jotka rajoittavat happialtistumista erilaisten etujen, kuten stressin vähentämisen tai mielen puhdistamisen, vuoksi. Mutta nämä ovat vain hapen vähentymisen ilmeisimpiä seurauksia. Yllättävämpää on, että hypoksinen esikäsittely suojaa myöhemmältä iskeemiseltä altistukselta, joka normaalisti johtaisi hermosolujen kuolemaan. Vähentyneen hapen on myös osoitettu lisäävän kasvutekijöitä, lisäävän neurogeneesiä, parantavan aivojen verenkiertoa ja lisäävän antioksidanttiaktiivisuutta. Tällaisten hyötyjen mekanismin uskotaan liittyvän enimmäkseen hypoksian aiheuttamiin tekijöihin (HIF), jotka johtavat alavirran efektoreihin, kuten hemi-oksigenaasi-1, lämpösokkiproteiinit, kasvutekijät, erytropoietiini ja paljon muuta. Niinpä niin intuitiiviselta kuin se saattaa tuntuakin, hapen rajoittaminen joko happikaasuseoksilla, korkeudella tai hengityksen pidättämisellä on tehokas tapa stimuloida kehon luonnollisia kykyjä lisätä terveyttä edistäviä tekijöitä.

Hengityksen EEG-kuvaus aivoista. Tässä tutkimuksessa käytämme 128-kanavaista EEG-korkkia tallentamaan koko pään EEG:tä, joka mahdollistaa hajoamisen aivokuoren lähdeaktiviteetiksi riippumattoman komponenttianalyysin (ICA) avulla. Tämän tekniikan etuna on se, että se erottaa aivojen eri alueilta lähtevät toiminnot (päänahan sijainneista) ja tarkkailee sitten niiden ohimeneviä vuorovaikutuksia tiettyjen tehtävien aikana. Tässä tutkimuksessa tutkimme lähteen aktiivisuutta ohjatun rytmisen hengityksen ja hengityksen pidätysjaksojen aikana havaitaksemme näille tiloille ominaista taajuustehoa ja koherenssia. Hypoksian vaikutusta EEG:hen ei ole tutkittu laajasti, ja alustavat raportit vaihtelevat osittain erilaisten hypoksian indusointitekniikoiden vuoksi. Esimerkiksi hypobaarisen hypoksian on osoitettu lisääntyvän alfa- (~8-12 Hz) ja theeta-taajuuksilla (~4-7 Hz) yhdessä tutkimuksessa, mutta laskevan alfa-taajuuksia kahdessa muussa tutkimuksessa, vaikka molemmissa havaittiin johdonmukainen nousu theta voima. Normobaarisen hengityksen pidättämisen on myös osoitettu vähentävän alfa-aktiivisuutta. Lisäksi hyperkapnian eli lisääntyneen hiilidioksidin (CO2) (jota esiintyy myös hengityksen pidättämisen aikana) on myös havaittu vähentävän alfa-, beeta- (~13-30 Hz) ja matala gamma-arvo (~30-50 Hz) magnetoenkefalografian avulla. .

SPB:llä on myös pieni kirjallisuus, joka osoittaa spektrimuutoksia hallitun hengityksen aikana ja sen jälkeen. Eräs tietyn pranayama-tekniikan tutkimus osoitti thetan nousun SPB:n aikana, joka putoaa myöhemmän meditaation aikana, kun taas alfavoima väheni SPB:n aikana ja laski edelleen meditaation aikana. Toisessa tutkimuksessa käytettiin erilaista kokeellista suunnittelua, ja se osoitti progressiivisen kasvun kokonaistehossa ja kaikissa spektrikaistaissa (theta, alfa, beeta), kun koehenkilöt hengittivät nopeasti, hengittivät normaalisti ja hengittivät SPB:tä. Toisessa tutkimuksessa havaittiin kuitenkin pienentyneen alhainen beetateho SPB:n aikana nopeaan hengitykseen verrattuna. SPB:n on myös osoitettu synkronoivan hitaita aivokuoren potentiaalia ja sykevaihtelua (HRV), mikä johtaa subjektiivisesti rentouttavaan tilaan.

Vaikka nämä raportit osoittavat selkeitä todisteita EEG-muutoksista vapaaehtoisen hengitysmanipuloinnin aikana, niiden tulokset ovat sekä epäjohdonmukaisia ​​että niissä käytetään vain alkeellisinta analyysitekniikkaa. Tässä tutkimuksessa aiomme laajentaa näitä havaintoja hajottamalla korkeatiheyksiset EEG-tiedot itsenäisiksi komponenteiksi ICA:n avulla ja tutkimalla EEG-toiminnan koherenssia ja kausaalisuutta osoittaaksemme aivojen yhteyksien tason ja tiedonkulkusuunnat näiden tilojen aikana. muuttunut tietoisuus.

Fysiologia, biokemia ja molekyylibiologia. Ihmisten hengitystyön fysiologisten, biokemiallisten ja molekyylibiologisten vasteiden integroimiseksi ei ole tehty tutkimuksia. Tutkimuksissa on arvioitu joogan aikana tapahtuvia transkriptiomuutoksia, jotka osoittavat tärkeimmät vaikutukset immuunimodulaatioon, mutta niitä vaikeuttavat prosessit, joihin sisältyy hengitystyötä muiden manipulaatioiden lisäksi. Tutkimuksemme on ensimmäinen tutkimuksemme, joka yhdistää useita fysiologisia ja biologisia multiomiisia päätepisteitä hengitysharjoittelun vaikutuksen tutkimiseksi.