Scienziati della Northwestern University hanno scoperto che il ritmo della respirazione genera un'attività elettrica nel cervello umano, che enfatizza i giudizi emotivi e il richiamo della memoria.

Questi effetti sul comportamento cambiano in modo cruciale se si inspira o espira e se si respira attraverso il naso o la bocca.

I partecipanti allo studio riuscivano a identificare più rapidamente una faccia impaurita se l'avevano vista quando inspiravano rispetto a quando espiravano. Gli individui avevano anche più probabilità di ricordare un oggetto se l'avevano incontrato mentre inspiravano. L'effetto scompariva se la respirazione avveniva attraverso la bocca.

"Uno dei principali risultati di questo studio è che c'è una differenza drastica nell'attività cerebrale dell'amigdala e dell'ippocampo durante l'inalazione rispetto all'espirazione", ha detto la prima autrice Christina Zelano, assistente professore di neurologia alla Facoltà di Medicina Feinberg della Northwestern University. "Abbiamo scoperto che, quando si inspira, si stimolano i neuroni nella corteccia olfattiva, nell'amigdala e nell'ippocampo, in tutto il sistema limbico".

Lo studio è stato pubblicato il 6 dicembre 2016 sul Journal of Neuroscience e l'autore senior è Jay Gottfried, professore di neurologia alla Feinberg.

Gli scienziati della Northwestern hanno scoperto inizialmente queste differenze nell'attività cerebrale mentre studiavano sette pazienti con epilessia che erano in programma per un intervento chirurgico al cervello. Una settimana prima dell'intervento, un chirurgo ha impiantato elettrodi nel cervello dei pazienti per identificare l'origine delle loro convulsioni. Questo ha permesso di acquisire i dati elettro-fisiologici direttamente dal loro cervello. I segnali elettrici registrati hanno dimostrato che l'attività cerebrale oscilla con la respirazione. L'attività avviene nelle aree del cervello dove sono elaborate le emozioni, la memoria e gli odori.

Questa scoperta ha portato gli scienziati a chiedersi se anche le funzioni cognitive generalmente associate a queste aree del cervello (in particolare l'elaborazione della paura e della memoria) potrebbero essere influenzate dalla respirazione.

L'amigdala è legata con forza all'elaborazione emotiva, in particolare le emozioni collegate alla paura. Così gli scienziati hanno chiesto a circa 60 soggetti di prendere decisioni rapide su espressioni emotive in un ambiente di laboratorio, mentre registravano il loro respiro. Vedendo immagini di volti che mostravano espressioni di timore o sorpresa, i soggetti dovevano indicare, più in fretta che potevano, che emozione era espressa da ogni faccia.

I volti incontrati durante l'inspirazione venivano riconosciuti dai soggetti come impauriti in modo più rapido rispetto a quando venivano visti durante l'espirazione. Questo non era vero per le facce che esprimevano sorpresa. Questi effetti diminuivano quando i soggetti eseguivano la stessa operazione ma respirando attraverso la bocca. Perciò l'effetto è specifico degli stimoli di paura solo durante la respirazione nasale.

In un esperimento volto a valutare le funzione della memoria (legate all'ippocampo) gli stessi soggetti hanno visto immagini di oggetti sullo schermo di un computer e dovevano ricordarli in un momento successivo. I ricercatori hanno trovato che il richiamo era migliore se le immagini erano state viste quando inspiravano.

La Zelano ha detto che i risultati implicano che la respirazione rapida può conferire un vantaggio quando qualcuno è in una situazione pericolosa: "Se ci si trova in uno stato di panico, il nostro ritmo di respirazione diventa più veloce. Come risultato si passerà proporzionalmente più tempo a inspirare, rispetto allo stato di calma. Quindi, la risposta innata del nostro corpo alla paura, respirando più velocemente, potrebbe avere un impatto positivo sulla funzione del cervello e causare tempi più rapidi di risposta agli stimoli pericolosi dell'ambiente".

Un'altra informazione potenziale della ricerca è sui meccanismi di base della meditazione o della respirazione concentrata. "Quando si inala, si sincronizzano in un certo senso le oscillazioni del cervello attraverso la rete limbica", ha osservato la Zelano.