Efeitos da respiração hipóxica

Respiração. Respiração significa simplesmente manipular conscientemente a respiração para alcançar o resultado desejado. Existem muitos tipos de respiração para diferentes objetivos. Todo um segmento da ioga, chamado pranayama, aproveita o poder da manipulação da respiração para obter vários benefícios à saúde. O presente estudo não utiliza uma técnica específica de tradições antigas, mas combina duas técnicas básicas baseadas na literatura ocidental: respiração lenta e treinamento de apneia hipóxica.

Respiração: respiração lenta. O estudo da respiração em ritmo lento (SPB) surgiu da observação de que a frequência cardíaca segue a respiração: a frequência cardíaca aumenta durante a inspiração e diminui durante a expiração. Vários processos fisiológicos entram em alinhamento quando a respiração é mantida a uma taxa constante de cerca de 0,1 Hz (6 respirações por minuto). Como a respiração mais lenta necessita de maior volume corrente, o SPB causa alterações rítmicas na pressão arterial, o que desencadeia a resposta barorreflexa. O barorreflexo envolve a comunicação do corpo com o tronco cerebral e centros cerebrais superiores por meio de aferentes do nervo vagal. O cérebro se projeta de volta através do nervo vago até o coração, liberando acetilcolina, causando desaceleração temporária do coração. Como a respiração típica (pelo menos em nossa cultura) é geralmente muito mais rápida e menos regular, essa ressonância não é alcançada na vida diária normal, levando à redução da função parassimpática. A prática do SPB pode ajudar a restaurar a saúde através da recuperação do equilíbrio autonômico adequado. Por exemplo, a pressão arterial é drasticamente reduzida durante o SPB, juntamente com o aumento da sensibilidade barorreflexa. A pressão arterial sistólica foi reduzida em pacientes hipertensos após 8 e 12 semanas de prática de BPS. Também pode reduzir a pressão arterial e aumentar a absorção de oxigênio em moradores do nível do mar expostos a grandes altitudes.

Além dos alvos do tronco cerebral de aferentes vagais, ponte dorsal, substância cinzenta periaquedutal, cerebelo, hipotálamo, tálamo e córtices insulares lateral e anterior também mostram atividade na ressonância magnética funcional (fMRI) durante BPS (Critchley et al., 2015) . Uma prática regular de SPB por 8 semanas também demonstrou aumentar a conectividade funcional entre o córtex pré-frontal ventromedial e a ínsula, amígdala, cingulado médio e córtex pré-frontal lateral em comparação com controles (Schumann et al., 2021).

Respiração: prender a respiração. Vários caminhos de pesquisa mostraram os benefícios surpreendentes do baixo nível de oxigênio intermitente. Ao longo dos tempos, diferentes culturas tiveram algum nível de consciência sobre respirar menos ou subir para a altitude por motivos de saúde. Estudos específicos começaram a ser realizados quando os humanos iniciaram atividades em grandes altitudes, como balonismo e montanhismo, e a partir daí muitas descobertas foram feitas sobre os benefícios do baixo teor de oxigênio. Por exemplo, a vida em grandes altitudes para os atletas confere vantagens ao treino e competição ao nível do mar, e os mestres iogues ensinaram pranayama (técnicas de respiração) que limitam a exposição ao oxigénio para vários benefícios, como redução do stress ou limpeza da mente. Mas estas são apenas as sequelas mais óbvias da redução do oxigénio. Mais surpreendente é que o pré-condicionamento hipóxico protege contra o desafio isquêmico subsequente que normalmente resultaria em morte neuronal. Também foi demonstrado que a redução do oxigênio aumenta os fatores de crescimento, aumenta a neurogênese, melhora o fluxo sanguíneo para o cérebro e aumenta a atividade antioxidante. Acredita-se que o mecanismo de tais benefícios envolva principalmente fatores induzíveis por hipóxia (HIFs), que levam a efetores a jusante, como heme-oxigenase-1, proteínas de choque térmico, fatores de crescimento, eritropoietina e muito mais. Assim, por mais contra-intuitivo que possa parecer, limitar o oxigénio, seja através da redução das misturas de gases de oxigénio, da altitude ou da retenção da respiração, é uma forma eficaz de estimular as capacidades naturais do corpo para aumentar os factores de promoção da saúde.

Imagens cerebrais de EEG do trabalho respiratório. Neste estudo, usaremos um limite de EEG de 128 canais para registrar o EEG de cabeça inteira que permitirá a decomposição em atividade de fonte cortical usando análise de componentes independentes (ICA). Esta técnica tem a vantagem de separar atividades provenientes de diferentes áreas do cérebro (em vez de localizações no couro cabeludo) e depois observar suas interações transitórias durante tarefas específicas. Neste estudo, examinaremos a atividade da fonte durante a respiração rítmica guiada e sequências de apneia para observar o poder de frequência e as coerências que caracterizam esses estados. O efeito da hipóxia no EEG não foi extensivamente estudado e os relatórios preliminares são variados, em parte devido às diversas técnicas para induzir a hipóxia. Por exemplo, foi demonstrado que a hipóxia hipobárica aumenta nas frequências alfa (~8-12 Hz) e teta (~4-7 Hz) em um estudo, mas diminui o alfa em dois outros estudos, embora ambos tenham encontrado um aumento consistente na poder teta. Também foi demonstrado que a apneia normobárica diminui a atividade alfa. Além disso, observou-se que a hipercapnia, ou aumento do dióxido de carbono (CO2) (que também ocorre durante a apneia), diminui o alfa, bem como o beta (~13-30 Hz) e o gama baixo (~30-50 Hz) usando magnetoencefalografia. .

O SPB também possui uma pequena literatura mostrando alterações espectrais durante e após a respiração controlada. Um estudo de uma técnica específica de pranayama mostrou um aumento teta durante o SPB, que cai durante a meditação subsequente, enquanto a potência alfa diminuiu durante o SPB e diminuiu ainda mais durante a meditação. Usando um desenho experimental diferente, outro estudo mostrou aumentos progressivos na potência total e em todas as bandas espectrais (teta, alfa, beta) quando os indivíduos realizaram respiração rápida, respiração normal e SPB. No entanto, outro estudo encontrou diminuição da baixa potência beta durante o SPB em comparação com a respiração rápida. O SPB também demonstrou sincronizar potenciais corticais lentos e variabilidade da frequência cardíaca (VFC), levando a um estado subjetivamente relaxante para os indivíduos.

Embora esses relatórios mostrem evidências claras de alterações no EEG durante a manipulação voluntária da respiração, seus resultados são inconsistentes e utilizam apenas as técnicas de análise mais básicas. No presente estudo, pretendemos estender essas descobertas decompondo os dados do EEG de alta densidade em componentes independentes usando ICA e examinar a coerência e a causalidade da atividade do EEG para mostrar o nível de conexão cerebral e as direções do fluxo de informações durante esses estados de consciência alterada.

Fisiologia, Bioquímica e Biologia Molecular. Nenhum estudo foi realizado para integrar as respostas fisiológicas, bioquímicas e biológicas moleculares do trabalho respiratório em humanos. Estudos avaliaram alterações no transcriptoma durante o Yoga que mostram efeitos principais na modulação imunológica, mas estes são complicados por processos que incluem trabalho respiratório, além de outras manipulações. O nosso será o primeiro estudo a integrar múltiplos endpoints multiômicos fisiológicos e biológicos para estudar o impacto do treinamento respiratório.