A tudósok lenyűgöző kapcsolatot találtak a légzés és az emlékezet között

Az emberi elme működését évezredek óta a koponyán belüli folyamatokként képzeljük el, ahol az agy egyfajta elszigetelt processzorként dolgoz...

Az emberi elme működését évezredek óta a koponyán belüli folyamatokként képzeljük el, ahol az agy egyfajta elszigetelt processzorként dolgozza fel a külvilág ingereit. Azonban a modern tudomány egyre inkább rámutat arra, hogy ez a megközelítés hiányos.

Testünk biológiai ritmusai – a szívverés, az emésztés és mindenekelőtt a légzés – nem csupán a túlélést szolgáló háttérfolyamatok, hanem aktív alakítói gondolkodásunknak és emlékezetünknek. A The Journal of Neuroscience című szaklapban nemrégiben megjelent tanulmány rávilágított egy eddig kevéssé értett, mégis lenyűgöző kapcsolatra: a légzés természetes ciklusa kulcsszerepet játszik az emberi emlékezetért felelős agyi aktivitás megszervezésében.

A kutatás szerint az emlékek sikeres felidézése szoros összefüggésben áll a belégzés és a kilégzés időzítésével, mivel agyunk hullámai hajlamosak szinkronizálódni a légzési ciklussal.

A tudósok számára már korábban is ismert volt, hogy a légzés funkciója messze túlmutat az oxigénellátáson. Állatkísérletek és korábbi humán kutatások egyaránt igazolták, hogy a légzés befolyásolja az agyi aktivitást mind éber állapotban, mind alvás közben. Megfigyelték például, hogy az emberek pontosabban azonosítják az arckifejezéseket vagy érzékelik a tapintási ingereket, amikor éppen belélegeznek.

Ennek ellenére a konkrét neurális mechanizmusok, amelyek a légzési fázisokat az emlékek tudatos előhívásához kötik, eddig homályosak maradtak. A müncheni Ludwig Maximilian Egyetem kutatócsoportja, Thomas Schreiner vezetésével, arra vállalkozott, hogy kiderítse: vajon a légzés egyfajta "pacemakerként" működik-e, amely összehangolja a specifikus asszociációk felidézéséhez szükséges agyi tevékenységet. Azt szerették volna megérteni, hogy a légzés üteme egybeesik-e a tárolt emlékeket reprezentáló idegi mintázatok "lejátszásával".

A tanulmány során 18 egészséges fiatal felnőtt bevonásával végeztek kísérleteket. A folyamat két külön alkalomból állt, amelyek között egy hét telt el. Az első fázisban a résztvevőknek egy tanulási feladatot kellett teljesíteniük: igéket párosítottak össze különböző tárgyak vagy helyszínek képeivel. A feladat az volt, hogy alkossanak egy mentális történetet vagy képet, amely összeköti a szót a látvánnyal, létrehozva ezzel egy úgynevezett asszociatív emléket.

Később a résztvevők egy emlékezeti teszten vettek részt, ahol a korábban látott igék alapján kellett felidézniük és leírniuk a hozzájuk tartozó képeket. Miközben az alanyok a felidézésen fáradoztak, a kutatók folyamatosan monitorozták a fiziológiai mutatóikat: elektroencephalográfiával (EEG) az agyi elektromos aktivitást, egy speciális termisztoros érzékelővel pedig a légzésük ütemét követték nyomon. Ez a precíz elrendezés tette lehetővé, hogy a másodperc törtrészére pontosan összevessék az agyhullámokat a légzési fázisokkal.

Az adatok elemzése során a tudósok az agyhullámok bizonyos típusaira, az alfa- és béta-sávokra fókuszáltak, amelyek a 8 és 20 Hertz közötti tartományba esnek. Az emlékezetkutatásban jól ismert jelenség, hogy ezeknek a hullámoknak a teljesítménycsökkenése jelzi, ha az agy sikeresen dolgoz fel információkat. Emellett egy kifinomult számítógépes modell segítségével keresték a "memória-reaktiváció" pillanatait, vagyis azt a momentumot, amikor az agy újraalkotja az eredeti képhez tartozó specifikus idegi mintázatot.

Az eredmények megdöbbentő összefüggést mutattak: a résztvevők szignifikánsan nagyobb valószínűséggel emlékeztek vissza a képekre, ha az emlékeztető hívószó a belégzési fázis alatt jelent meg. A felidézés optimális folyamata úgy festett, hogy a belégzés során érkezett az inger, majd a kilégzés alatt történt meg az emlék tényleges feldolgozása és felszínre hozása.

Thomas Schreiner kiemelte, hogy ez a hatás kizárólag a sikeres emlékezés során jelentkezett, a sikertelen próbálkozásoknál vagy kontrollhelyzetekben nem. Ez azt sugallja, hogy a légzés nem csupán az általános éberségi szintet befolyásolja, hanem kifejezetten a tárolt információk idegi visszaállításához kapcsolódik. Az EEG-adatok megerősítették, hogy az alfa- és béta-hullámok jellegzetes csökkenése – ami a sikeres emlékezeti elköteleződést jelzi – a légzési ciklus által volt modulálva, és a legkifejezettebb pontját a kilégzés környékén érte el. Úgy tűnik tehát, hogy bár a belégzés kritikus a külső inger befogadásához, a kilégzés az az időszak, amikor az agy hatékonyan rekonstruálja az emléket.

A kutatás egyik legfontosabb megállapítása, hogy minél erősebb volt egy adott személynél a légzési ritmus és az agyi reaktivációs mintázatok közötti szinkron, annál jobb eredményt ért el az emlékezeti teszten. Ez arra utal, hogy a légzés és az agy közötti koordináció nem véletlenszerű melléktermék, hanem funkcionálisan fontos tényező a kognitív teljesítményben. A légzési ciklus egyfajta állványzatként szolgál az epizodikus memória – vagyis a konkrét eseményekre és élményekre való visszaemlékezés – számára, segítve az ehhez szükséges neurális feltételek összehangolását. Schreiner magyarázata szerint ez rávilágít arra, hogy a gondolkodásunk nem egy elszigetelt agyi folyamat, hanem a test és az elme szoros interakciójából fakad.

Ugyanakkor a kutatók óvatosságra is intenek. Bár az összefüggés konzisztens, a hatás mértéke viszonylag mérsékelt, ami jellemző az összetett mentális feladatokat befolyásoló élettani tényezőkre. Fontos tisztázni, hogy a tanulmány korrelációt mutatott ki, és nem bizonyította minden kétséget kizáróan a közvetlen ok-okozati viszonyt. Elképzelhető, hogy egy harmadik tényező, például a figyelem vagy az általános izgalom szintje befolyásolja egyszerre a légzést és a memóriát is. Emellett a kísérlet a spontán, természetes légzésre összpontosított. Schreiner hangsúlyozta, hogy az eredményekből nem következik közvetlenül, hogy a tudatos, kényszerített légzés megváltoztatása azonnal javítaná a memóriát; ez a kérdés egyelőre nyitva marad a jövőbeli kutatások számára.

A jövőben a kutatócsoport szeretné kiterjeszteni vizsgálatait az alvás és az emlékezet kapcsolatára is. Korábbi munkáik már megmutatták, hogy a légzés az alvás közbeni memória-reaktivációban is fontos szerepet játszik, most pedig ezt az elméleti keretet terjesztették ki az éber állapotra. Különösen érdekli őket, hogy a légzés stabilitása vagy instabilitása hogyan befolyásolja az emlékek rögzülését, és hogy a légzési zavarok – mint például az alvási apnoé – hogyan károsíthatják az emlékezeti folyamatokat az idősebbeknél vagy a klinikai populációknál.

Összességében ez a kutatás egy újabb fontos tégla abban az építményben, amely az elmét "testet öltött" folyamatként szemléli. Eszerint az emberi kogníció nem egy steril, zárt rendszerben működik, hanem folyamatosan alakítják és strukturálják a test fiziológiai ritmusai. Minden egyes lélegzetvételünkkel nemcsak oxigénhez jutunk, hanem tudat alatt előkészítjük agyunkat a múlt felidézésére is.

Ahogy tüdőnk megtelik levegővel, az agyunk felkészül a befogadásra, majd a kilégzés ütemére felszabadítja és újraéli a tárolt pillanatokat. Ez a belső ritmus azt sugallja, hogy létezésünk legalapvetőbb biológiai funkciói és legmagasabb rendű szellemi képességeink elválaszthatatlan egységet alkotnak.

(1) - https://www.jneurosci.org/content/46/
(2) - https://www.psypost.org/scientists-ha