范斯坦研究所科学家识别出大脑呼吸“警报系统” 首次揭示了大脑如何有意识地感知呼吸变化
范斯坦医学研究所实验室(Feinstein Institutes)进行的研究识别出一个大脑回路，该回路如同呼吸的内部警报系统。
这项发表于《科学进展》的研究表明，大脑深处一个称为前岛叶皮质（AIC）的区域能快速检测预期呼吸感觉与实际呼吸感觉之间的不匹配，例如当吸气突然变得比预期更费力时。AIC随后将此信息传递给其他大脑区域，包括眶额皮质，后者帮助我们判断这一变化是否足够重要以触发行动。该回路内更强的通讯与更好的呼吸障碍检测和更快的代偿反应相关。
范斯坦研究所生物电子医学研究所助理教授、该研究的高级作者José L． Herrero博士表示：“呼吸是生命的基础，而大脑如何有意识地监测呼吸在很大程度上仍是未知的。我们识别出一个动态的大脑回路，它如同呼吸的内部警报系统。了解该系统的工作原理或有助于解释为什么有些患者未能识别危险的呼吸问题，而另一些患者则在没有重大肺部异常的情况下经历持续的呼吸困难。”
研究团队记录了神经外科患者的颅内脑活动（iEEG），这些患者正在接受癫痫治疗的监测。在实验过程中，参与者通过咬嘴呼吸，偶尔在个别呼吸中加入轻微的、意外的气流阻力负荷。患者报告是否检测到阻力及其强度感受，使研究人员能够将大脑活动与有意识的呼吸感知直接联系起来。研究发现，AIC产生快速、短暂的反应，指示呼吸不匹配（“我感觉到了什么”），而额叶和运动脑区则表现出与评估（“我的呼吸受损了”）和代偿（“我需要更用力呼吸”）相关的更持久活动。
尽管脑干持续产生和调节呼吸而无须意识努力，但前脑回路决定了呼吸变化何时被有意识地感知并具有行为相关性。我们的发现直接回应了这一问题，为理解为什么有些人无法感知危及生命的呼吸障碍，而另一些人则在肺功能相对完好的情况下经历令人失能的呼吸困难提供了新的框架。
范斯坦研究所总裁兼首席执行官、Karches家族医学研究杰出讲席教授Kevin J． Tracey医学博士表示：“在人类大脑中观察这些复杂过程的能力是一种罕见而强大的工具。这些发现为未来的研究提供了路线图，包括开发个性化的神经干预措施，以在多种神经和呼吸系统疾病中恢复呼吸控制。”