缓慢呼吸对自主运动前准备电位（Bereitschaftspotential）的后续影响

慢呼吸干预通过调节前扣带回和初级运动皮层活动影响运动准备电位，其效应与二氧化碳水平相关。30名被试分为两组，分别进行5分钟0.1Hz慢呼吸和静息呼吸，记录脑电图等指标。结果显示干预后慢呼吸组早期和晚期准备电位幅值显著增加（p<0.01），且早期电位增强与干预期较低的二氧化碳水平相关（r=0.521, p=0.049）。关键发现包括：1）非侵入性呼吸干预可增强运动准备电位；2）前扣带回活动增强与二氧化碳水平下降相关；3）效应存在脑区特异性（早期Cz/Fz vs 晚期C3）。

　　

摘要

多项研究记录了自主呼吸对与运动相关的大脑区域的同时影响，但尚不清楚其后续效应是否会影响参与运动准备的神经过程。本研究探讨了短暂的缓慢呼吸干预是否会影响自主运动前的准备电位（Bereitschaftspotential，简称BP）的动态变化。30名健康参与者被随机分配到缓慢呼吸组（n=15），他们进行了5分钟的0.1赫兹呼吸；另一组为正常呼吸组（n=15）。在干预前后，参与者进行了自我调节的等长右食指外展动作，同时记录了脑电图、肌电图、力量输出、呼气末二氧化碳（ETCO?）水平以及警觉性。干预期间也持续监测了ETCO?水平。研究人员量化了与辅助运动区（Cz和Fz；-800至-500毫秒）相关的早期BP成分以及与初级运动皮层（C3；-300至0毫秒）相关的晚期BP成分的幅度。混合设计方差分析（mixed-design ANOVAs）显示，早期和晚期BP成分都存在显著的组别×阶段交互作用（p<0.01），且仅在缓慢呼吸组中干预后BP的负极性增强。标准化肌电图活动和力量输出没有变化，主观警觉性整体略有下降，但组间无差异。在缓慢呼吸组内，干预期间较低的ETCO?水平与干预后更负的早期BP幅度相关（ρ=0.521，p=0.049），而晚期BP则没有发现这种相关性。这些发现表明，短暂的缓慢呼吸干预可以增强大脑的预备活动，表现为早期和晚期BP成分的增加。早期BP的增强与呼吸任务期间较低的ETCO?水平有关，表明辅助运动区的兴奋性受到了调节。缓慢呼吸可能提供了一种简单、无创的方法来改变大脑的预备状态。