Учёные выяснили, как медленное дыхание через нос может снижать тревожность

Медленное и размеренное дыхание давно используется в медитации, йоге и различных оздоровительных практиках для снятия напряжения и тревоги. Многие люди действительно чувствуют себя спокойнее после нескольких глубоких вдохов и плавных выдохов, однако биологический механизм этого эффекта долгое время оставался не до конца понятным.

Исследователи Фуданьского университета в Китае обнаружили нейронную цепь, которая может объяснить, каким образом поток воздуха через нос воздействует на участки мозга, отвечающие за страх и тревожность. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

От носа к эмоциональным центрам мозга

Обычно нос воспринимается прежде всего как орган дыхания и обоняния. Однако расположенные в носовой полости сенсорные нейроны реагируют не только на запахи, но и на движение воздуха. Каждый вдох и выдох создаёт ритмические сигналы, которые передаются в головной мозг и могут влиять на активность его отдельных областей.

Учёные составили карту ранее малоизученного нервного пути, соединяющего носовую полость с эмоциональной системой мозга. Эта четырёхступенчатая цепь начинается с обонятельных сенсорных нейронов. Затем сигнал поступает к митральным клеткам обонятельной луковицы — области, участвующей в первичной обработке запахов.

После этого импульсы передаются в периринальную кору, где активируют особый тип клеток — парвальбумин-положительные интернейроны, или PV⁺-нейроны. Далее цепь взаимодействует с глутаматергическими нейронами базолатеральной миндалины — области мозга, играющей важную роль в формировании страха, тревоги и реакции на потенциальную опасность.

Таким образом, физическое движение воздуха через нос может преобразовываться в нейронный сигнал, способный влиять на эмоциональное состояние.

Разная частота вызывала противоположный эффект

Эксперименты проводились на лабораторных мышах-самцах, у которых предварительно вызывали состояние, напоминающее тревожность. После этого исследователи стимулировали сенсорные нейроны носовой полости с различной частотой: 2, 4 и 7 Гц.

Для точного контроля использовались два метода. В одном случае нейроны активировали импульсами синего света, а в другом через небольшие трубки в нос подавали ритмичные воздушные импульсы. Специальные безопасные вирусные метки позволили проследить путь сигнала от носа через обонятельную луковицу и периринальную кору к миндалине.

Результаты показали, что медленная стимуляция с частотой 2 Гц уменьшала тревожное поведение животных. Более быстрая стимуляция на частоте 7 Гц, напротив, усиливала признаки тревоги. Промежуточная частота 4 Гц не приводила к заметным изменениям.

Важно, что указанные значения характеризуют частоту экспериментальных импульсов, которыми учёные воздействовали на сенсорную систему носа. Их не следует воспринимать как готовую инструкцию по частоте дыхания для человека.

Как возникает успокаивающий эффект

По данным исследователей, медленные ритмические сигналы активировали PV⁺-интернейроны в периринальной коре. Эти клетки, в свою очередь, подавляли активность нейронов базолатеральной миндалины, связанных с развитием тревожных реакций.

Одновременно в периринальной коре усиливались высокочастотные гамма-ритмы. Такие колебания электрической активности мозга участвуют в согласованной работе нейронных сетей и могут быть связаны с обработкой сенсорной и эмоциональной информации.

Когда учёные искусственно заблокировали передачу сигнала между обонятельной луковицей и периринальной корой, влияние носовой стимуляции на тревожность полностью исчезло. Это подтвердило, что обнаруженная цепь действительно играет ключевую роль в наблюдаемом эффекте.

Исследователи также изучили последствия продолжительного воздействия. В течение двух недель мыши ежедневно по два часа получали медленную стимуляцию носовой полости с частотой 2 Гц. После курса у животных снизилось тревожное поведение и восстановилась нормальная активность гамма-ритмов. Успокаивающий эффект сохранялся не менее недели после завершения эксперимента.

Почему дыханием можно управлять сознательно

Ритм дыхания в основном регулируется автоматически структурами ствола головного мозга. При этом человек способен сознательно менять глубину и скорость вдохов и выдохов. Благодаря обнаруженной нейронной связи изменение воздушного потока через нос, вероятно, позволяет косвенно воздействовать на эмоциональные центры.

Это может объяснять, почему медленное носовое дыхание на протяжении столетий применяется в пранаяме, даосских практиках и медитации. Люди использовали успокаивающий эффект таких упражнений задолго до того, как наука начала изучать соответствующие процессы на клеточном уровне.

Возможности для будущей терапии

Открытие может стать основой для разработки неинвазивных методов помощи людям с тревожными расстройствами. В будущем учёные смогут исследовать дыхательные протоколы, устройства ритмической стимуляции или другие способы воздействия на найденную нейронную сеть.

Однако пока рано говорить о новом подтверждённом лечении. Работа проводилась на мышах, а строение и функционирование человеческого мозга значительно сложнее. Учёным предстоит выяснить, существует ли у людей полностью аналогичная цепь, какие параметры дыхания действительно влияют на неё и насколько выраженным будет клинический эффект.

Тем не менее исследование предлагает убедительное биологическое объяснение хорошо известного явления: медленное дыхание через нос может быть не просто психологическим приёмом. Ритм воздушного потока способен передавать в мозг физические сигналы, изменяющие активность нейронных сетей, связанных со страхом и тревожностью.