Пока мы спим, мозг не выключается, а занят «сохранением» важных воспоминаний о прошедшем дне. Для достижения этой цели области мозга синхронизируются для координации передачи информации между ними. Тем не менее, механизмы, которые обеспечивают эту синхронизацию между несколькими удаленными областями мозга, недостаточно хорошо изучены.
Традиционно эти механизмы искали в коррелированных паттернах активности в мозге. Однако нейробиологи ЛМУ проф. Антон Сирота и доктор Николас Каралис теперь смогли показать, что дыхание действует как кардиостимулятор, который захватывает различные области мозга и синхронизирует их друг с другом.
Дыхание является наиболее устойчивым и необходимым ритмом организма и оказывает сильное физиологическое воздействие на автономную нервную систему. Также известно, что он модулирует широкий спектр когнитивных функций, таких как восприятие, внимание и структура мышления. Однако механизмы его влияния на когнитивные функции и работу мозга в значительной степени неизвестны.
Ученые провели крупномасштабные электрофизиологические записи in vivo у мышей, полученные от тысяч нейронов по всей лимбической системе. Они показали, что дыхание захватывает и координирует активность нейронов во всех исследованных областях мозга, включая гиппокамп, медиальную префронтальную и зрительную кору, таламус, миндалину и прилежащее ядро, модулируя возбудимость этих контуров независимым от обоняния способом.
«Таким образом, мы смогли доказать существование нового не обонятельного внутримозгового механизма это объясняет захват распределенных контуров дыханием, который мы назвали «дыхательным разрядом», — говорит Каралис, который в настоящее время является научным сотрудником Института биомедицинских исследований имени Фридриха Мишера в Базеле.
«Наши результаты указывают на существование ранее неизвестной связи между дыхательным и лимбическим контурами и являются отклонением от стандартного представления о том, что дыхание модулирует мозговую активность по обонятельному пути»,-подчеркивает Сирота.
Этот механизм опосредует координацию активности, связанной со сном, в этих областях мозга, что имеет важное значение для консолидации памяти и обеспечивает средства для совместной модуляции синхронной динамики кортико-гиппокампальных цепей. По мнению авторов, эти результаты представляют собой важный шаг вперед и закладывают основу для новых механистических теорий, которые включают дыхательный ритм в качестве фундаментального механизма, лежащего в основе взаимодействия распределенных систем во время консолидации памяти.