我们的大脑是如何产生独特的呼吸节奏的

呼吸推动着我们所做的每一件事，所以它的节奏必须由我们的脑细胞精心组织，对吗?

错了。

我们的每一次呼吸都来自于一群杂乱无章的神经元。每一个神经元都像独奏家一样，在它与其他神经元结合之前，先高唱自己的歌曲，在清新的呼吸中协调。

这是加州大学洛杉矶分校3月3日发表在《神经元》网络版上的一项研究的要点。

我们惊讶地发现，每次我们呼吸时，我们的脑细胞是如何协同工作来产生呼吸节奏的是不同的。杰克·费尔德曼说，他是这项研究的主要作者，也是加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院的神经生物学教授，也是加州大学洛杉矶分校大脑研究所的成员。每一次呼吸都像一首新歌，有着相同的节拍。

费尔德曼和他的同事们研究了一个叫做普雷布-欧-辛格复合体的神经元小网络。在他职业生涯的早期，费尔德曼认为这个网络是大脑呼吸节律的主要驱动因素。他以一个葡萄园的名字为它命名，他刚刚在一瓶德国葡萄酒上看到了它的名字。

2015年，费尔德曼的实验室发现，preboumzinger复合物中令人惊讶的低水平活动正在驱动呼吸节奏。这一发现留下了一个谜:如此微小的线索如何产生一种简单的呼吸节奏，其失败意味着死亡?

为了解开这个谜题，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和精心从脑干中分离出来的普雷布·奥辛格复杂神经元。

通过记录细胞;在实验室的培养皿中，研究小组可以偷听神经元的活动;与网络邻居的对话。

据该论文的第一作者、《神经细胞》的作者苏福延·阿什哈德说，聊天就像一个唱诗班，成员们在没有指挥帮助的情况下互相练习和唱歌。

就好像每个神经元都在清嗓子，排练跑调，所以它们发出的集体声音毫无意义。阿什哈德说，他是费尔德曼实验室的博士后研究员。不过，当神经元相互作用时，它们会迅速同步唱歌，从而使各自的独奏从杂音变为和声。

每一次呼吸开始时，数百个单个神经元随意地以低水平激活，然后迅速同步。这种同步的努力刺激了一系列的活动，发出横膈膜和胸部肌肉收缩的信号，导致胸部扩张。空气冲进并充满肺部供吸入。,

当信号减弱时，胸腔将空气推出肺进行呼气。这个循环不断重复，产生呼吸的节奏。

考虑到呼吸的可靠性，我们惊讶地发现，在每个呼吸周期中，这些神经元同步运动和产生节奏的方式是不同的。费尔德曼说。

为什么这个发现很重要?首先，呼吸是大脑功能的基础，费尔德曼说，这些发现可能为治疗自闭症儿童和睡眠呼吸暂停患者的呼吸障碍提供新的方法。

了解呼吸节律是如何产生的，也可能有助于科学家对抗阿片类药物使用导致的死亡率上升，因为阿片类药物会抑制大脑调节呼吸的能力。

我们的结论是研究神经元很重要。在集体水平上的影响，而不仅仅是在单个细胞中;Ashhad说。我们乐观地认为，这一发现将为研究开辟新的方向，并解决一个持续了几个世纪的问题。

这项研究还揭示了我们的呼吸在不同情况下是如何调节的。例如，当我们感到焦虑或锻炼时，速度会加快;当我们进入睡眠状态时，速度会减慢。

呼吸节奏不断变化。从你坐着的时候站起来，走出你的屋子;费尔德曼说。如果你的大脑不能自动适应，你就会因为缺氧而在到达街道之前昏倒。

国家心肺血液研究所和国家神经疾病和中风研究所资助了这项研究。