缺氧呼吸的影响

呼吸。 呼吸只是意味着有意识地操纵呼吸以达到预期的结果。 为了不同的目标，有很多种呼吸法。 瑜伽的整个部分，称为调息法，利用呼吸控制的力量来实现各种健康益处。 目前的研究没有使用古代传统的特定技术，而是结合了西方文献中的两种基本技术：慢节奏呼吸和缺氧屏气训练。

呼吸：缓慢的呼吸。 慢节奏呼吸（SPB）的研究源于对心率跟随呼吸的观察：吸气时心率增加，呼气时心率降低。 当呼吸保持在约 0.1 Hz（每分钟 6 次呼吸）的恒定速率时，多个生理过程就会协调一致。 由于较慢的呼吸需要较大的潮气量，SPB 会引起血压的节律变化，从而触发压力感受反射反应。 压力感受反射涉及通过迷走神经传入从身体到脑干和高级大脑中心的通讯。 大脑通过迷走神经投射回心脏，释放乙酰胆碱，导致暂时的心脏减慢。 由于典型的呼吸（无论如何在我们的文化中）通常要快得多且不太规律，因此在正常的日常生活中无法实现这种共振，从而导致副交感神经功能减弱。 练习 SPB 可以通过恢复适当的自主神经平衡来帮助恢复健康。 例如，SPB 期间血压急剧降低，同时压力反射敏感性增加。 经过 8 周和 12 周的 SPB 练习后，高血压患者的收缩压有所降低。 它还可以降低暴露在高海拔地区的海平面居民的血压并增加氧气吸收。

除了迷走神经传入的脑干目标外，脑桥背侧、导水管周围灰质、小脑、下丘脑、丘脑以及外侧和前岛叶皮质在 SPB 期间的功能磁共振成像 (fMRI) 上也显示出活动（Critchley 等，2015） 。 与对照组相比，定期进行 8 周的 SPB 练习也被证明可以增强腹内侧前额叶皮层与岛叶、杏仁核、中扣带皮层和外侧前额叶皮层之间的功能连接（Schumann et al., 2021）。

呼吸法：屏气。 各种研究途径都显示了间歇性低氧的令人惊讶的好处。 古往今来，不同的文化对出于健康原因减少呼吸或迁移到高海拔地区都有一定程度的认识。 当人类开始热气球和登山等高海拔活动时，就开始进行具体的研究，并从那里发现了许多关于低氧益处的发现。 例如，运动员在高海拔地区生活有利于在海平面进行训练和比赛，瑜伽大师教授调息（呼吸技巧），限制氧气暴露，以获得减轻压力或清醒头脑等各种好处。 但这些只是氧气含量降低最明显的后遗症。 更令人惊讶的是，低氧预处理可以防止随后的缺血挑战，而缺血挑战通常会导致神经元死亡。 减少氧气也被证明可以促进生长因子、增加神经发生、改善大脑血流量并增加抗氧化活性。 这种益处的机制被认为主要涉及缺氧诱导因子 (HIF)，它会产生下游效应子，如血红素加氧酶-1、热休克蛋白、生长因子、促红细胞生成素等。 因此，尽管看起来违反直觉，通过减少氧气混合物、海拔高度或屏气来限制氧气，是刺激身体自然能力以增加健康促进因素的有效方法。

呼吸的脑电图脑成像。 在本研究中，我们将使用 128 通道 EEG 帽来记录全头 EEG，以便使用独立成分分析 (ICA) 分解为皮质源活动。 该技术的优点是分离来自大脑不同区域（而不是头皮位置）的活动，然后观察它们在特定任务期间的短暂相互作用。 在本研究中，我们将检查引导有节奏的呼吸和屏气序列期间的源活动，以观察表征这些状态的频率功率和相干性。 缺氧对脑电图的影响尚未得到广泛研究，初步报告也各不相同，部分原因是诱导缺氧的技术不同。 例如，一项研究表明，低压缺氧会增加 α (~8-12 Hz) 和 theta (~4-7 Hz) 频率，但在另外两项研究中会降低 α，尽管这两项研究都发现θ 功率。 常压屏气也被证明可以降低阿尔法活性。 此外，使用脑磁描记术还发现，高碳酸血症或二氧化碳 (CO2) 增加（也发生在屏气期间）会降低 α、β（~13-30 Hz）和低 γ（~30-50 Hz） 。

SPB 还有一份小文献显示受控呼吸期间和之后的光谱变化。 一项针对特定调息技术的研究表明，SPB 期间 θ 值增加，但在随后的冥想过程中下降，而 α 功率在 SPB 期间下降，并在冥想期间进一步下降。 另一项研究采用不同的实验设计，显示当受试者进行快速呼吸、正常呼吸和 SPB 时，总功率和所有光谱带（θ、α、β）逐渐增加。 然而，另一项研究发现，与快速呼吸相比，SPB 期间的低 β 功率有所降低。 SPB 还被证明可以同步慢皮质电位和心率变异性 (HRV)，从而使受试者处于主观放松状态。

虽然这些报告显示了自愿呼吸操纵过程中脑电图变化的明确证据，但它们的结果不一致，并且仅使用了最基本的分析技术。 在当前的研究中，我们打算通过使用 ICA 将高密度脑电图数据分解为独立的分量来扩展这些发现，并检查脑电图活动的一致性和因果关系，以显示这些状态下的大脑连通性水平和信息流方向。改变了意识。

生理学、生物化学和分子生物学。 目前还没有研究整合人类呼吸的生理、生化和分子生物学反应。 研究评估了瑜伽期间转录组的变化，这些变化显示了对免疫调节的主要影响，但这些变化因包括呼吸和其他操作在内的过程而变得复杂。 我们的研究将是第一项整合多个生理和生物多组学终点来研究呼吸训练影响的研究。