Estratto dall'articolo:

“Come il controllo del respiro può cambiare la tua vita: una revisione sistematica sulle correlazioni psicofisiologiche della respirazione lenta”

Pubblicato sulla rivista “Frontiers in Human Neuroscience” del 7-9-2018

 

Autori:

Dottor Andrea Zaccaro, Danilo Menicucci, Dipartimento di Patologia Chirurgica, Medica, Molecolare e dell'Area Critica, Università di Pisa, Pisa, Italia
Dottor Andrea Piarulli, Coma Science Group, GIGA Consciousness, Università di Liegi, Liegi, Belgio
Dottor Marco Laurino, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Fisiologia Clinica, Pisa, Italia
Dottoressa Erika Garbella, Nuovo Ospedale degli Infermi, Biella, Italia
Dottor Bruno Neri, Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, Università di Pisa, Pisa, Italia
Dottor Angelo Gemignani, Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, Pisa, Italia

Introduzione

  • Fondamento logico
    La respirazione è intimamente collegata alle funzioni mentali. Nella millenaria tradizione orientale, l'atto di respirare è un aspetto essenziale della maggior parte delle pratiche meditative, ed è considerato un fattore cruciale per raggiungere lo stato di coscienza meditativo, o "Samadhi" (Patanjali, Yoga Sutra). Il respiro è chiamato "Prana", che significa sia "respiro" che "energia" (cioè il campo cosciente che permea l'intero universo). "Prana-Yama" (letteralmente, "l'arresto / controllo", ma anche "l'aumento / espansione del respiro") è un insieme di tecniche di respirazione che mira a regolare direttamente e consapevolmente uno o più parametri della respirazione, ad esempio, frequenza, profondità, rapporto inspirazione / espirazione. Il pranayama è principalmente correlato alla pratica dello yoga, ma fa anche parte di diverse pratiche meditative ( Jerath et al., 2006 ).

Un numero crescente di studi scientifici nel campo delle neuroscienze contemplative ( Thompson, 2009 ) stanno riportando descrizioni accurate degli effetti mentali e somatici provocati dalla meditazione. Il gran numero di studi pubblicati ha portato alla necessità di revisioni e meta-analisi con l'obiettivo di eliminare possibili fattori di confusione, derivanti dall'eterogeneità delle tecniche meditative investigate, differenze tra i disegni sperimentali tra gli studi e dall'uso eccessivo di valutazioni soggettive nella valutazione degli effetti meditativi. Lo scopo di questi sforzi scientifici è triplice:
(i) costruire una tassonomia condivisa e standardizzata delle tecniche di meditazione ( Lutz et al., 2007 ; Ospina et al., 2007 ; Nash e Newberg, 2013 ;Van Dam et al., 2018 );
(ii) identificare i correlati psicofisiologici della meditazione e delle pratiche correlate alla meditazione ( Sperduti et al., 2012 ; Fox et al., 2014 ; Boccia et al., 2015 ; Lomas et al., 2015 ; Tang et al., 2015 ; Gotink et al., 2016 );
(iii) valutare l'efficacia delle tecniche meditative come trattamenti in diverse condizioni precliniche e cliniche ( Ospina et al., 2007 ; Chiesa et al., 2011 ; Creswell, 2017 ).

E’ comunemente riconosciuto che le tecniche di respirazione sono profondamente mescolate con gli aspetti cognitivi della meditazione, e nella cultura orientale, il loro ruolo nel raggiungimento di stati alterati di coscienza è indiscusso. Una convinzione comune della cultura occidentale è che il controllo della respirazione abbia effetti benefici sullo stato di salute, come il benessere, il rilassamento e la riduzione dello stress (quasi un milione di risultati cercando su Google le parole chiave "pranayama" e "benessere" o "stress"). Tuttavia, la scienza occidentale ha prestato poca attenzione allo studio degli effetti del puro controllo della respirazione sui correlati neurali della coscienza e su specifiche funzioni mentali.
Tornando alle pratiche meditative, il problema principale nello svelare i meccanismi di base alla base dei loro effetti è quello di districare quelli relativi al controllo della respirazione da quelli associati a componenti cognitive non respiratorie come l'attenzione focalizzata e l'immaginazione mentale.

Nella cultura occidentale, le tecniche di respirazione sono state sviluppate indipendentemente da qualsiasi credo o scopo religioso o spirituale, e oggigiorno vengono utilizzate principalmente per scopi terapeutici (ad esempio, biofeedback, rilassamento progressivo, training autogeno). Queste tecniche di respirazione sono spesso definite respirazione stimolata ( Stancák et al., 1993 ) e si basano sul rallentamento della frequenza del respiro. La respirazione stimolata è stata associata al rilassamento e al benessere ( Jerath et al., 2015 ), mentre la respirazione veloce è stata spesso collegata reciprocamente all'ansia e allo stress ( Homma e Masaoka, 2008 ).

  • Obiettivi e domanda di ricerca
    Lo scopo di questa revisione è l'identificazione dei comuni meccanismi psicofisiologici alla base degli effetti benefici delle tecniche di respirazione lenta (<10 atti respiratori al minuto), rivedendo sistematicamente la letteratura scientifica. Sono stati inclusi solo studi che hanno coinvolto esseri umani sani, evitando così possibili effetti confondenti dovuti a condizioni patologiche, e che si occupano della modulazione volontaria della respirazione (Pranayama e respirazione stimolata). È infatti cruciale distinguere tra tecniche di respirazione lenta e altre tecniche che si limitano a dirigere l'attenzione sull'atto del respiro (p. Es., Consapevolezza del respiro, conteggio del respiro) o che rallentano il respiro come conseguenza di altre pratiche attenzionali (p. Es., Meditazione trascendentale, Nidra Yoga). Gli studi basati sui soli strumenti di autovalutazione non sono stati inclusi,Schmalzl et al., 2015 ). Ci siamo concentrati su studi che indagano sia i cambiamenti dei parametri fisiologici relativi all'attività del sistema nervoso centrale e / o autonomo in prove di tecniche di respirazione lenta, sia le loro relazioni con gli output comportamentali.
    I parametri fisiologici presi in considerazione in questa revisione sistematica sono l'attività cerebrale, studiata dall'elettroencefalografia (EEG) e dalla risonanza magnetica funzionale (fMRI), e l'attività autonomica, studiata dalla variabilità della frequenza cardiaca (HRV), dall'aritmia sinusale respiratoria (RSA) e Sincronizzazione cardio-respiratoria.
  • Metodi
    È stata condotta una ricerca sistematica dei database MEDLINE e SCOPUS, utilizzando parole chiave correlate sia alle tecniche di respirazione che ai loro esiti psicofisiologici, concentrandosi sul sistema cardio-respiratorio e nervoso centrale. Da un pool di 2.461 abstract, solo 15 articoli hanno soddisfatto i criteri di ammissibilità e sono stati inclusi nella revisione. La presente revisione sistematica segue le linee guida PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyzes).
  • Background
    I cambiamenti psicofisiologici nell'interazione cervello-corpo osservati nella maggior parte delle pratiche meditative e rilassanti si basano sul rallentamento volontario della frequenza del respiro. Tuttavia, l'identificazione dei meccanismi che collegano il controllo del respiro ai suoi effetti psicofisiologici è ancora oggetto di dibattito. Questa revisione sistematica ha lo scopo di svelare i meccanismi psicofisiologici alla base delle tecniche di respirazione lenta (<10 respiri / minuto) e i loro effetti su soggetti sani.
  • Risultati
    Gli effetti principali delle tecniche di respirazione lenta riguardano le attività del sistema nervoso autonomo e centrale, nonché lo stato psicologico. Le tecniche di respirazione lenta promuovono cambiamenti autonomici aumentando la variabilità della frequenza cardiaca e l'aritmia sinusale respiratoria parallelamente alle modifiche dell'attività del sistema nervoso centrale (SNC). Gli studi EEG mostrano un aumento dell'alfa e una diminuzione della potenza theta. Anatomicamente, l'unico studio fMRI disponibile evidenzia una maggiore attività nelle strutture corticali (p. Es., Corteccia prefrontale, motoria e parietale) e sottocorticali (p. Es., Ponte, talamo, nucleo subparabrachiale, grigio periacqueduttale e ipotalamo). I risultati psicologici / comportamentali correlati ai suddetti cambiamenti sono maggiore comfort, rilassamento, piacevolezza, vigore e vigilanza e riduzione dei sintomi di eccitazione, ansia, depressione, rabbia.
  • Conclusioni
    Le tecniche di respirazione lenta agiscono migliorando la flessibilità autonomica, cerebrale e psicologica in uno scenario di interazioni reciproche: abbiamo trovato prove di collegamenti tra attività parasimpatica (aumento della potenza HRV e LF), attività del SNC (aumento della potenza EEG alfa e diminuzione della potenza teta EEG) correlate al controllo emotivo e al benessere psicologico in soggetti sani. La nostra ipotesi considera due diversi meccanismi per spiegare i cambiamenti psicofisiologici indotti dal controllo volontario della respirazione lenta: uno è correlato a una regolazione volontaria degli stati corporei interni (enterocezione), l'altro è associato al ruolo dei meccanocettori all'interno della volta nasale nel tradurre la respirazione lenta in una modulazione dell'attività del bulbo olfattivo, che a sua volta sintonizza l'attività dell'intero mantello corticale.

Risultati sintetizzati

  • Respiro e sistema cardio-respiratorio
    Un'associazione tra parametri cardio-respiratori e risultati psicologici / comportamentali correlati alla respirazione a ritmo lento è stata trovata in modo coerente in quattro studi: Edmonds et al. (2009), Lee e Hwang  (2009), Lin et al. (2014), Van Diest et al. (2014) ...
  •  Biofeedback HRV e sistema cardio-respiratorio
    In tre studi è stata trovata un'associazione tra i parametri cardio-respiratori e gli esiti psicologici / comportamentali: Lehrer et al. (2003), Gross et al. (2016), Gruzelier et al. (2014).
  • Respiro e sistema nervoso centrale
    Quattro studi hanno costantemente trovato un'associazione tra parametri neurofisiologici e risultati psicologici / comportamentali. Fumoto et al. (2004), Yu et al. (2011), Park and Park (2012), Critchley et al. (2015).

  • Riepilogo dei risultati principali
    Abbiamo qui esaminato la letteratura sugli effetti psicofisiologici delle tecniche di respirazione lenta sia orientali che occidentali con l'obiettivo di identificare i mediatori fisiologici alla base dei loro effetti benefici psicologici e comportamentali dimostrati. Abbiamo trovato prove interessanti, sebbene limitate, di una relazione tra parametri fisiologici ed esiti psicologico / comportamentali in soggetti sani sottoposti a tecniche di respirazione lenta.
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    Abbiamo identificato alcune tendenze comuni quando si considerano parametri cardio-respiratori e del sistema nervoso centrale da un lato e risultati psicologici / comportamentali positivi dall'altro.
    Le tecniche di respirazione lenta (legate sia alla respirazione a ritmo lento che al biofeedback HRV) sembrano interagire con il sistema cardio-respiratorio aumentando HRV e RSA, suggerendo così un forte coinvolgimento del sistema nervoso parasimpatico.
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    Una tendenza comune emerge in alcuni degli studi inclusi, vale a dire l'associazione tra l'aumento della potenza HRV-SDNN e della potenza LF durante le tecniche di respirazione lenta (a circa 6 b / min) e gli esiti psicologici / comportamentali della diminuzione dell'ansia ( Gruzelier et al., 2014 ), effetti collaterali del rilassamento ( Lehrer et al., 2003 ) e dell'eccitazione ( Van Diest et al., 2014 ), insieme a maggiore facilità e comfort ( Edmonds et al., 2009 ), rilassamento ( Lin et al., 2014 ), energia positiva e piacevolezza ( Van Diest et al., 2014 ) e, cosa interessante, strategie di controllo emotivo basate sulla somatica ( Gross et al., 2016). Ipotizziamo che l'aumento della potenza di HRV e LF potrebbe essere un importante substrato fisiologico correlato agli esiti psicologici / comportamentali positivi delle tecniche di respirazione lenta.
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    Partendo dai risultati riportati in questa revisione sistematica, si può tentare la costruzione di un modello psicofisiologico di tecniche di respirazione lenta. In generale, le tecniche di respirazione lenta migliorano le interazioni tra flessibilità autonomica, cerebrale e psicologica, collegando le attività parasimpatiche e del sistema nervoso centrale legate sia al controllo emotivo che al benessere. Le tecniche di respirazione lenta sembrano favorire una predominanza del sistema autonomo parasimpatico rispetto a quello simpatico, mediato dall'attività vagale ( Streeter et al., 2012 ; Brown et al., 2013). Il nervo vago a sua volta trasmette informazioni interocettive dai sistemi gastrointestinale, cardiovascolare e polmonare al sistema nervoso centrale attraverso il Nucleo del Tractus Solitarius. Il miglioramento del tono vagale all'interno del sistema cardiovascolare si riflette nell'aumento sia della potenza HRV che dell'RSA. Vale la pena sottolineare che la modulazione dell'HRV è fortemente dipendente dalla frequenza respiratoria, che aumenta con il rallentamento del respiro ( Song e Lehrer, 2003 ). RSA da parte sua è costantemente considerata un indice robusto di attività parasimpatica ( Reyes del Paso et al., 1993), e ha dimostrato di essere guidato principalmente da due meccanismi: (1) la diminuzione della pressione intratoracica durante l'inalazione che promuove un aumento del ritorno venoso, che a sua volta viene registrato dai recettori di stiramento che causano un aumento della frequenza cardiaca (Bainbridge Reflex, Bainbridge , 1915 ) e (2) l'inibizione dell'attività efferente cardiaca vagale dovuta alla stimolazione delle afferenze polmonari della fibra C ( Shykoff et al., 1991 ; Horner et al., 1995 ; De Burgh Daly, 2011 ). Vi sono prove crescenti che suggeriscono un ruolo attivo dell'RSA nella regolazione dell'omeostasi e nel miglioramento dell'assorbimento di ossigeno ( Hayano et al., 1996 ; Yasuma e Hayano, 2004 ) e dello scambio di gas polmonare durante le tecniche di respirazione lenta (Bernardi et al., 1998 ; Giardino et al., 2003 ). In questo quadro, abbiamo trovato prove coerenti che collegano il rallentamento del ritmo respiratorio all'aumento della RSA ( Van Diest et al., 2014 ). Jerath et al. (2006) hanno ipotizzato un altro meccanismo correlato alle tecniche di respirazione lenta, che spiegherebbe la predominanza dell'attività del sistema nervoso parasimpatico. Ha ipotizzato un coinvolgimento dei recettori dello stiramento polmonare (cioè il riflesso di Herin Breuer) e dello stiramento del tessuto connettivo polmonare (fibroblasti). Lo stiramento del tessuto polmonare produce infatti segnali inibitori, in quanto l'attività dei fibroblasti favorisce un lento adattamento dei recettori dello stiramento e delle correnti di iperpolarizzazione ( Matsumoto et al., 2000 ; Kamkin et al., 2005).
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    A livello EEG, le tecniche di respirazione lenta sono associate a riduzioni del theta e aumenti dell'attività alfa. L'aumento della potenza alfa è in linea con i risultati descritti in una recente revisione sistematica che si occupa della neurofisiologia della consapevolezza ( Lomas et al., 2015), ed è stato interpretato come un indice di una maggiore attenzione diretta verso l'interno (cioè, all'atto autoregolato del respiro). Abbiamo ipotizzato che la progressiva deafferentazione sensoriale che si verifica durante le tecniche di respirazione lenta induca uno spostamento dell'attenzione diretto verso l'interno consentendo sia l'aumento dell'alfa che una maggiore sincronizzazione del DMN. Il talamo, fortemente impegnato in un'attività in modalità burst nella gamma alfa, impedisce l'espressione di altri pacemaker come i ritmi theta sottostanti. Secondo questa ipotesi, l'approfondimento dello stato meditativo permette l'emergere del ritmo theta che, a causa dei suoi periodi di riposo, gioca un ruolo fondamentale nell'alterazione dello stato di coscienza.
    Inaspettatamente, la maggior parte degli studi sulle tecniche di respirazione lenta non ha indagato direttamente gli effetti delle tecniche di respirazione lenta sullo stato di coscienza, anche se la sua modifica è considerata uno degli obiettivi di posta del Pranayama ( Iyengar, 1985 ). Per quanto ne sappiamo, solo uno studio ha analizzato le alterazioni dello stato di coscienza legate al respiro, ma ha adottato una tecnica di respirazione veloce (Holotropic Breathwork, Rock et al., 2015 ). Si ipotizza che l'esperienza soggettiva di uno stato di coscienza alterato dipenda dal riarrangiamento della connettività funzionale corticale, in particolare all'interno del DMN, un insieme di strutture corticali la cui attività è stata trovata associata a stati alterati di coscienza indotti dalla meditazione ( Brewer et al., 2011), dalle sostanze psichedeliche ( Carhart-Harris et al., 2014 ) e dal sonno ( Chow et al., 2013 ).
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  • Conclusioni
    Abbiamo trovato prove di una maggiore flessibilità psicofisiologica che collega l'attività parasimpatica, le attività del SNC legate al controllo emotivo e il benessere psicologico in soggetti sani durante le tecniche di respirazione lenta. In particolare, abbiamo trovato associazioni affidabili tra aumento della potenza HRV e della potenza LF, aumento dell'EEG alfa e diminuzione della potenza teta EEG, indotta da tecniche di respirazione lenta a 6 b / min, ed effetti psicologici / comportamentali positivi. Questa evidenza è purtroppo indebolita dalla mancanza di descrizioni metodologiche chiare che spesso caratterizza la letteratura sulle tecniche di respirazione lenta. Sono quindi necessari ulteriori studi per valutare in modo univoco questi collegamenti. 

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Infine, sono necessarie ulteriori ricerche per districare il puro contributo della respirazione in una varietà di tecniche di meditazione. Come affermato da Nash e Newberg (2013), metodi diversi (p. es., tecniche basate sull'attenzione e sul respiro) potrebbero portare a stati simili. Abbiamo qui proposto una breve lista di controllo che potrebbe aiutare a migliorare la ricerca su questo argomento. A nostro avviso, è possibile che certe pratiche meditative e tecniche di respirazione lenta condividano, fino a un certo punto, meccanismi simili. Esistono alcuni dati convergenti riguardanti le relazioni reciproche tra l'attività delle bande HRV, RSA, theta e alfa EEG, l'attivazione delle aree cerebrali corticali e sub-corticali e gli esiti psicologici / comportamentali positivi. Inoltre, il ruolo che le narici (e più specificamente, l'epitelio olfattivo) svolgono durante le tecniche di respirazione lenta non è ancora ben considerato né compreso.

 

Articolo integrale in inglese https://doi.org/10.3389/fnhum.2018.00353

 

 

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