當我們睡覺時，大腦并沒有關閉，而是忙于“保存”當天的重要記憶。為了實現(xiàn)這一點，大腦區(qū)域被同步以協(xié)調它們之間的信息傳輸。然而，在多個遠程大腦區(qū)域之間實現(xiàn)這種同步的機制尚不清楚。傳統(tǒng)上，這些機制是在大腦內的相關活動模式中尋找的。然而，LMU 神經科學家 Anton Sirota 教授和 Nikolas Karalis 博士現(xiàn)在已經能夠證明，呼吸就像起搏器一樣，可以帶動不同的大腦區(qū)域并使它們相互同步。
呼吸是最持久和最基本的身體節(jié)律，對自主神經系統(tǒng)產生強烈的生理作用。它還可以調節(jié)廣泛的認知功能，例如感知、注意力和思維結構。然而，它對認知功能和大腦的影響機制在很大程度上是未知的。
科學家們在小鼠體內進行了大規(guī)模的體內電生理記錄，這些記錄來自邊緣系統(tǒng)的數千個神經元。他們表明，呼吸通過以獨立于嗅覺的方式調節(jié)這些回路的興奮性，在所有研究的大腦區(qū)域——包括海馬、內側前額葉和視覺皮層、丘腦、杏仁核和伏隔核——中夾帶和協(xié)調神經元活動。“因此，我們能夠證明存在一種新的非嗅覺、腦內、機制目前在巴塞爾弗里德里希米歇爾生物醫(yī)學研究所擔任研究員的 Karalis 說，這解釋了呼吸對分布式電路的夾帶，我們稱之為“呼吸必然放電”。“我們的研究結果確定了呼吸回路和邊緣回路之間存在以前未知的聯(lián)系，并且背離了呼吸通過鼻子-嗅覺途徑調節(jié)大腦活動的標準信念，”Sirota 強調說。
這種機制介導了這些大腦區(qū)域中睡眠相關活動的協(xié)調，這對于記憶鞏固至關重要，并為皮質-海馬回路同步動力學的共同調節(jié)提供了手段。根據作者的說法，這些結果代表了向前邁出的重要一步，并為新的機械理論奠定了基礎，這些理論將呼吸節(jié)律作為記憶鞏固期間分布式系統(tǒng)通信的基本機制。
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