Los neurocientíficos descubren cómo el cerebro ralentiza la respiración ansiosa

Los neurocientíficos descubren cómo el cerebro ralentiza la respiración ansiosa

Los científicos de Salk identifican un circuito cerebral utilizado para ralentizar conscientemente la respiración y confirman que esto reduce la ansiedad y las emociones negativas

LA JOLLA-Inhalación profunda, exhalación lenta.… ¿No es extraño que podamos tranquilizarnos a nosotros mismos al disminuir la velocidad de nuestra respiración? Los seres humanos han recurrido durante mucho tiempo a la respiración lenta para regular sus emociones, y prácticas como el yoga y la atención plena han popularizado incluso técnicas formales como la respiración en caja. Aun así, ha habido poca comprensión científica de cómo el cerebro controla conscientemente nuestra respiración y si esto realmente tiene un efecto directo sobre nuestra ansiedad y nuestro estado emocional.

Los neurocientíficos del Instituto Salk han identificado por primera vez un circuito cerebral específico que regula la respiración de forma voluntaria. Utilizando ratones, los investigadores localizaron un grupo de células cerebrales en la corteza frontal que se conecta con el tronco encefálico, donde se controlan acciones vitales como la respiración. Sus hallazgos sugieren que esta conexión entre las partes más sofisticadas del cerebro y el centro respiratorio del tronco encefálico inferior nos permite coordinar nuestra respiración con nuestros comportamientos y nuestro estado emocional actuales.

Los resultados, publicados en Nature Neuroscience el 19 de noviembre de 2024, describen un nuevo conjunto de células y moléculas cerebrales que podrían ser el objetivo de terapias para prevenir la hiperventilación y regular la ansiedad, el pánico o los trastornos de estrés postraumático.

“El cuerpo se regula naturalmente con respiraciones profundas, por lo que alinear nuestra respiración con nuestras emociones nos parece casi intuitivo, pero no sabíamos realmente cómo funcionaba esto en el cerebro”, dice el autor principal. cantado han, profesora asociada y presidenta del programa de desarrollo Pioneer Fund en Salk. “Al descubrir un mecanismo cerebral específico responsable de la respiración lenta, nuestro descubrimiento puede ofrecer una explicación científica de los efectos beneficiosos de prácticas como el yoga y la atención plena para aliviar las emociones negativas, lo que las fundamenta aún más en la ciencia”.

Los patrones respiratorios y el estado emocional son difíciles de desentrañar: si la ansiedad aumenta o disminuye, también lo hace la frecuencia respiratoria. A pesar de esta conexión aparentemente obvia entre la regulación emocional y la respiración, los estudios anteriores solo habían explorado a fondo los mecanismos respiratorios subconscientes en el tronco encefálico. Y aunque estudios más recientes habían comenzado a describir mecanismos conscientes de arriba hacia abajo, no se descubrieron circuitos cerebrales específicos hasta que el equipo de Salk se puso a investigar el caso.

Los investigadores supusieron que la corteza frontal del cerebro, que organiza los pensamientos y comportamientos complejos, se comunicaba de algún modo con una región del tronco encefálico llamada bulbo raquídeo, que controla la respiración automática. Para comprobarlo, primero consultaron una base de datos de conectividad neuronal y luego realizaron experimentos para rastrear las conexiones entre estas diferentes áreas del cerebro.

Estos experimentos iniciales revelaron un posible nuevo circuito respiratorio: las neuronas de una región frontal llamada corteza cingulada anterior estaban conectadas a un área intermedia del tronco encefálico en el puente, que a su vez estaba conectada al bulbo raquídeo justo debajo.

Más allá de las conexiones físicas de estas áreas cerebrales, también era importante considerar los tipos de mensajes que podrían enviarse entre sí. Por ejemplo, cuando el bulbo raquídeo está activo, inicia la respiración. Sin embargo, los mensajes que descienden desde el puente de Varolio en realidad inhiben la actividad en el bulbo raquídeo, lo que hace que la frecuencia respiratoria se ralentice. El equipo de Han planteó la hipótesis de que ciertas emociones o comportamientos podrían hacer que las neuronas corticales activen el puente de Varolio, lo que a su vez reduciría la actividad en el bulbo raquídeo, lo que daría como resultado una respiración más lenta.

Para comprobarlo, los investigadores registraron la actividad cerebral de los ratones durante conductas que alteran la respiración, como olfatear, nadar y beber, así como durante situaciones que inducen miedo y ansiedad. También utilizaron una técnica llamada optogenética para activar o desactivar partes de este circuito cerebral en diferentes contextos emocionales y conductuales mientras medían la respiración y el comportamiento de los animales.

Los resultados confirmaron que cuando se activaba la conexión entre la corteza y el puente, los ratones estaban más tranquilos y respiraban más lentamente, pero cuando los ratones se encontraban en situaciones que les provocaban ansiedad, esta comunicación disminuía y la frecuencia respiratoria aumentaba. Además, cuando los investigadores activaban artificialmente este circuito corteza-puente-bulbo, la respiración de los animales se ralentizaba y mostraban menos signos de ansiedad. Por otro lado, si los investigadores desactivaban este circuito, la frecuencia respiratoria aumentaba y los ratones se volvían más ansiosos.

En conjunto, este circuito corteza cingulada anterior-protuberancia-bulbo raquídeo respaldó la coordinación voluntaria de las frecuencias respiratorias con los estados conductuales y emocionales.

“Nuestros hallazgos me hicieron pensar: ¿podríamos desarrollar fármacos para activar estas neuronas y ralentizar manualmente nuestra respiración o prevenir la hiperventilación en el trastorno de pánico?”, afirma el primer autor del estudio, Jinho Jhang, investigador asociado sénior en el laboratorio de Han. “Mi hermana, tres años menor que yo, sufre trastorno de pánico desde hace muchos años. Ella sigue inspirando mis preguntas de investigación y mi dedicación para responderlas”.

Los investigadores seguirán analizando el circuito para determinar si los fármacos podrían activarlo para que respire más despacio cuando se lo ordenen. Además, el equipo está trabajando para encontrar el circuito inverso: un circuito de respiración rápida, que creen que probablemente también esté vinculado a la emoción. Tienen la esperanza de que sus hallazgos resulten en soluciones a largo plazo para las personas con ansiedad, estrés y trastornos de pánico, que inspiran su descubrimiento y dedicación.

“Quiero utilizar estos hallazgos para diseñar una píldora de yoga”, dice Han. “Puede parecer una tontería, y traducir nuestro trabajo en un medicamento comercializable llevará años, pero ahora tenemos un circuito cerebral al que podemos dirigirnos para crear terapias que podrían ralentizar instantáneamente la respiración e iniciar un estado de meditación pacífica”.

Otros autores incluyen a Shijia Liu, Seahyung Park y David O'Keefe de Salk.

El trabajo fue apoyado por el Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente (IRGS 2020-1710).

DOI: 10.1038 / s41593-024-01799-w