Breathing and the Center of Command - The influence of respiration on the Central Nervous System

Title

en Breathing and the Center of Command - The influence of respiration on the Central Nervous System

Description

de Ziel: Ziel dieses narrativen Reviews ist es
zu erforschen, ob es wissenschaftliche Grundlagen für den Einfluss der Atmung
auf das Zentralnervensystem (ZNS) gibt und wenn ja, welche diese, und auf
welchen Ebenen sie messbar sind.

Methodik: Die Literaturrecherche wurde in der
PubMed Datenbank im Juni 2020 durchgeführt. Die Suche ergab 23 Studien, welche
in 3 Themengebiete geteilt wurden: Cerebrospinal Flüssigkeit (CSF),
Hirnaktivität und Schmerzwahrnehmung.

Ergebnisse: Es wurden eindeutige Hinweise für den
Einfluss von Atmung auf das ZNS gefunden. Sie beeinflusst maßgeblich den Fluss
von CSF im gesamten ZNS, in allen CSF Räumen sowohl auf kranialer als auch
spinaler Ebene, Anhalten der Atmung unterdrückt diesen kurzfristig. In der
Einatemphase kommt es zu einer kranialen Bewegung der CSF, in der Ausatemphase
zu einer kaudalen. Die Geschwindigkeiten der CSF variiert in den verschiedenen
Regionen des ZNS.

Die Atmung beeinflusst große Bereiche,
sowohl in kortikalen als auch in limbischen Arealen, wie Amygdala, Hippocampus,
Insula, Frontalem-, Parietalem- und primär olfaktorischem Cortex. Sie
beeinflusst langsame kortikale Potentiale, insbesondere bei etwa 10sec/Zyklus,
und infra-slow Oszillationen, welche an der Bildung von Ruhezustandsnetzwerken
wie dem Default Mode Network beteiligt sind und für kognitive
Leistungsfähigkeit wichtig sind. Weiters hat sie einen Einfluss auf die
Erregbarkeit anderer kortikaler Regionen wie dem primärmotorischen Kortex für
die Hand, und auf limbische Funktionen wie Einordnen von Emotionen oder
Gedächtnisleistung, wobei hier Phase (Einatmung>Ausatmung) und Weg der
Atmung (nasal>oral) Einfluss haben.

Langsame, tiefe Atmung hat einen
schmerzlindernden Effekt sowohl auf Schmerzwahrnehmung als auch -toleranz, die
Ausatmung scheint ebenfalls selbigen Effekt zu begünstigen, die Ergebnisse
hierzu sind jedoch nicht ganz widerspruchsfrei.

 

Schlüsselwörter:
Atmung,
Zentralnervensystem, Cerebrospinale Flüssigkeit, Schmerzwahrnehmung,
Hirnaktivität

Alternative Title

de Atmung und die Kommandozentrale - Der Einfluss von Atmung auf das Zentrale Nervensystem

Creator

Katharina Auer-Rizzi

personal mailbox

auer-rizzi.katharina@hotmail.com

Abstract

en Aim: The aim of this narrative review
is to investigate, whether there is scientific evidence for the impact of
breathing on the CNS and if so, what these effects are and on which levels they
are measurable.

Methods: The literature research was
carried out in the PubMed database in June 2020. The research produced 23
studies, which were subdivided in 3 topics: CSF motion, brain activity and pain
perception.

Results: Strong evidence for impacts of
respiration on the CNS was found. Breathing significantly influences the flow
of CSF throughout the CNS including all CSF spaces on the cranial and spinal
level. Breathholding was found to temporarily supress this flow. It was
unambiguously shown, that inspiration generates a cranial CSF motion,
conversely expiration leads to a caudal fluctuation, a clear displacement of
fluid was found. In addition, it was demonstrated, that the velocities of the
flow vary in the different regions of the CNS.

Respiration
was found to influence large parts both in cortical and limbic regions, such as
amygdala, hippocampus, insula, frontal, parietal and primary olfactory
cortices.
It influences slow cortical potentials particularly at 10sec/cycle, and
infra-slow oscillations, which are involved in the development of resting state
networks as the default mode network, which is important for cognitive
performance. It has an impact on the excitability of other cortical regions as
the primary motor hand area. Phase and pathway of respiration influence limbic
functions as emotion discrimination and memory function, inspiration and nasal
respiration leading to an increase in both.

It
has been shown, that slow and deep breathing have an analgesic effect, and that
the phase of respiration might have an influence on pain perception. Expiration
leads to the same analgesic effect, however, the results are not entirely
invariable.

Keywords:breathing, central nervous system, Cerebrospinal Fluid, Pain Perception,
Brain Activity

Date Accepted

2021-03-04 10:03:12

Date Submitted

2021-04-16

Type

osteo_thesis

Language

German

number of pages

65

owner

Katharina Auer-Rizzi

presented at

Subject

breathing, central nervous system, Cerebrospinal Fluid, Pain Perception, Brain Activity

Source

20226

Item sets

Katharina Auer-Rizzi, “Breathing and the Center of Command - The influence of respiration on the Central Nervous System”, Osteopathic Research Web, accessed February 4, 2023, https://www.osteopathic-research.com/s/orw/item/3829