我们的大脑是如何为每一次呼吸创造独特的呼吸节奏的

呼吸推动我们所做的一切 - 所以必须被我们的脑细胞仔细组织它的节奏，对吧？

错误的。我们每次呼吸都来自一个无序的群体神经元——每一个都像一个独奏者在联合成一个合唱队，以协调一个全新的旋律之前唱出自己的歌曲。或者，在这种情况下，是一种清新的气息。

这是加州大学洛杉矶分校一项新研究的要点，该研究发表在本周的《科学》杂志网络版上神经元。

“我们惊讶地发现，我们如何大脑细胞共同努力生成呼吸作者杰克·费尔德曼解释道。他是加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院神经生物学教授，也是加州大学洛杉矶分校大脑研究所成员。“每一次呼吸就像一首新歌，有着相同的节拍。”

Feldman和他的同事们研究了一个叫做preBötzinger复合体的神经元网络。在他职业生涯的早期，他给这个区域命名是因为他认为它是呼吸节奏的主要驱动力大脑。

2015年，费尔德曼的实验室发现，preBötzinger Complex中令人惊讶的低水平活动推动了呼吸节奏。这一发现留下了一个谜团:如此微小的线索如何产生一种万无一失的呼吸节奏——失败就意味着死亡?

为了解答这个谜题，加州大学洛杉矶分校的研究小组研究了小鼠的脑组织切片，并精心地从脑干中分离出preBötzinger复杂的神经元。

通过记录细胞'电活动在一道菜中，团队可以与网络邻居的神经元对话窃听。

根据第一作者Sufyan Ashhad的说法，这些神经元的活动就像一个唱诗班，成员们在没有指挥的情况下互相练习和歌唱。

费尔德曼实验室的博士后研究员阿什哈德说:“就好像每个神经元都在清嗓子，排演走调，所以它们的集体声音没有意义。”“然而，当神经元相互作用时，它们会迅速同步有调的歌唱，把它们的独奏从不和谐变成和谐。”

每次呼吸开始时，数百个单独的神经元在低水平上随机放电，然后迅速同步。这种同步的努力会引发一连串的活动，这意味着横膈膜和胸部的肌肉会收缩，导致胸部扩张。空气冲进来，充满肺部供人吸入。

作为信号子，胸部将空气推出肺部以供呼气。循环重复，产生呼吸节奏。

费尔德曼说:“考虑到呼吸的可靠性，我们惊讶地发现，在每个呼吸周期中，这些神经元如何同步并产生节律是不同的。”

为什么这很重要?考虑你调整呼吸的所有时间。当你焦虑或运动时，它会加速，而当你入睡时，它会减慢。

费尔德曼说:“呼吸节奏在不断变化——从你坐起来到站起来，再到走出家门。”“如果你的大脑不能自动适应，你在到达街道之前就会因为缺氧而晕倒。”

呼吸是大脑功能的基础，他补充说。加州大学洛杉矶分校的研究结果可能为治疗自闭症儿童的呼吸障碍和睡眠呼吸暂停提供新的方法。

了解呼吸韵律产生的也可能有助于科学家对阿片类药物的死亡率的升高，这抑制了大脑调节呼吸的能力。

阿什哈德说:“我们的结论是，在集体水平上研究神经元的作用很重要，而不仅仅是在单个细胞上。”“我们很乐观地认为，这一发现将开辟新的研究方向，并解决一个持续了几个世纪的问题。”

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