Neurocientistas descobrem como o cérebro desacelera a respiração ansiosa

Neurocientistas descobrem como o cérebro desacelera a respiração ansiosa

Cientistas de Salk identificam circuito cerebral usado para desacelerar conscientemente a respiração e confirmam que isso reduz a ansiedade e as emoções negativas

LA JOLLA -Inspire profundamente e expire lentamente… Não é estranho que possamos nos autoacalmar diminuindo a respiração? Os humanos há muito usam a respiração lenta para regular suas emoções, e práticas como ioga e atenção plena até popularizaram técnicas formais como a respiração em caixa. Ainda assim, há pouca compreensão científica de como o cérebro controla conscientemente nossa respiração e se isso realmente tem um efeito direto em nossa ansiedade e estado emocional.

Neurocientistas do Instituto Salk identificaram agora, pela primeira vez, um circuito cerebral específico que regula a respiração voluntariamente. Usando camundongos, os pesquisadores identificaram um grupo de células cerebrais no córtex frontal que se conecta ao tronco cerebral, onde ações vitais como a respiração são controladas. Suas descobertas sugerem que essa conexão entre as partes mais sofisticadas do cérebro e o centro respiratório do tronco cerebral inferior nos permite coordenar nossa respiração com nossos comportamentos atuais e estado emocional.

Os resultados, publicados na Nature Neuroscience em 19 de novembro de 2024, descrevem um novo conjunto de células cerebrais e moléculas que podem ser alvos terapêuticos para prevenir a hiperventilação e regular a ansiedade, o pânico ou os transtornos de estresse pós-traumático.

“O corpo se regula naturalmente com respirações profundas, então alinhar nossa respiração com nossas emoções parece quase intuitivo para nós — mas não sabíamos realmente como isso funcionava no cérebro”, diz o autor sênior Cantado Han, professor associado e Pioneer Fund Developmental Chair na Salk. “Ao descobrir um mecanismo cerebral específico responsável por desacelerar a respiração, nossa descoberta pode oferecer uma explicação científica para os efeitos benéficos de práticas como ioga e atenção plena no alívio de emoções negativas, fundamentando-as ainda mais na ciência.”

Padrões de respiração e estado emocional são difíceis de destrinchar — se a ansiedade aumenta ou diminui, a taxa de respiração também aumenta. Apesar dessa conexão aparentemente óbvia entre regulação emocional e respiração, estudos anteriores haviam explorado completamente apenas mecanismos de respiração subconsciente no tronco cerebral. E enquanto estudos mais recentes começaram a descrever mecanismos conscientes de cima para baixo, nenhum circuito cerebral específico foi descoberto até que a equipe de Salk tentou resolver o caso.

Os pesquisadores presumiram que o córtex frontal do cérebro, que orquestra pensamentos e comportamentos complexos, estava de alguma forma se comunicando com uma região do tronco cerebral chamada medula, que controla a respiração automática. Para testar isso, eles primeiro consultaram um banco de dados de conectividade neural e então fizeram experimentos para rastrear as conexões entre essas diferentes áreas cerebrais.

Esses experimentos iniciais revelaram um potencial novo circuito respiratório: neurônios em uma região frontal chamada córtex cingulado anterior foram conectados a uma área intermediária do tronco cerebral na ponte, que foi então conectada à medula logo abaixo.

Além das conexões físicas dessas áreas cerebrais, também era importante considerar os tipos de mensagens que elas poderiam enviar umas às outras. Por exemplo, quando a medula está ativa, ela inicia a respiração. No entanto, mensagens vindas da ponte na verdade inibem a atividade na medula, fazendo com que as taxas de respiração diminuam. A equipe de Han levantou a hipótese de que certas emoções ou comportamentos poderiam levar os neurônios corticais a ativar a ponte, o que então diminuiria a atividade na medula, resultando em respiração mais lenta.

Para testar isso, os pesquisadores registraram a atividade cerebral em camundongos durante comportamentos que alteram a respiração, como cheirar, nadar e beber, bem como durante condições que induzem medo e ansiedade. Eles também usaram uma técnica chamada optogenética para ligar ou desligar partes desse circuito cerebral em diferentes contextos emocionais e comportamentais enquanto mediam a respiração e o comportamento dos animais.

Suas descobertas confirmaram que quando a conexão entre o córtex e a ponte era ativada, os camundongos ficavam mais calmos e respiravam mais lentamente, mas quando os camundongos estavam em situações indutoras de ansiedade, essa comunicação diminuía e as taxas de respiração aumentavam. Além disso, quando os pesquisadores ativavam artificialmente esse circuito córtex-ponte-medula, a respiração dos animais ficava mais lenta e eles mostravam menos sinais de ansiedade. Por outro lado, se os pesquisadores desligassem esse circuito, as taxas de respiração aumentavam e os camundongos ficavam mais ansiosos.

No geral, esse circuito córtex cingulado anterior-ponte-medula apoiou a coordenação voluntária das taxas de respiração com estados comportamentais e emocionais.

“Nossas descobertas me fizeram pensar: poderíamos desenvolver medicamentos para ativar esses neurônios e desacelerar manualmente nossa respiração ou prevenir a hiperventilação no transtorno do pânico?”, diz o primeiro autor do estudo, Jinho Jhang, um associado sênior de pesquisa no laboratório de Han. “Minha irmã, três anos mais nova que eu, sofre de transtorno do pânico há muitos anos. Ela continua a inspirar minhas perguntas de pesquisa e minha dedicação em respondê-las.”

Os pesquisadores continuarão analisando o circuito para determinar se os medicamentos podem ativá-lo para desacelerar a respiração sob comando. Além disso, a equipe está trabalhando para encontrar o inverso do circuito — um circuito de respiração rápida, que eles acreditam que provavelmente também está ligado à emoção. Eles estão esperançosos de que suas descobertas resultarão em soluções de longo prazo para pessoas com ansiedade, estresse e transtornos de pânico, que inspiram sua descoberta e dedicação.

“Quero usar essas descobertas para projetar uma pílula de ioga”, diz Han. “Pode parecer bobo, e a tradução do nosso trabalho em um medicamento comercializável levará anos, mas agora temos um circuito cerebral potencialmente direcionável para criar terapêuticas que podem instantaneamente desacelerar a respiração e iniciar um estado pacífico e meditativo.”

Outros autores incluem Shijia Liu, Seahyung Park e David O'Keefe, do Salk.

O trabalho foi apoiado pelo Instituto Kavli para Cérebro e Mente (IRGS 2020-1710).

DOI: 10.1038 / s41593-024-01799-w