La connessione respiro-cervello: come la respirazione consapevole può migliorare la chiarezza mentale

Ciao, parliamo di uno strumento semplice e potente al centro del nostro corpo: il respiro. Questa forza vitale ritmica, che spesso passa inosservata, ha il potenziale per migliorare la chiarezza mentale, affinare la concentrazione, proteggere il cervello, migliorare la neuroplasticità e darti un nuovo senso di autocontrollo 🤯. Comprenderemo la scienza che sta alla base del profondo impatto della respirazione sulla nostra salute mentale e fisica, ma vedremo anche consigli pratici e tecniche per sfruttare il potere del respiro.

Il cervello dipende da un apporto costante di ossigeno e glucosio per mantenere una funzionalità ottimale, preservando l’integrità dei neuroni, facilitando la trasmissione sinaptica e garantendo operazioni cognitive fluide. Vale la pena notare che il cervello rappresenta circa il 20% del fabbisogno energetico dell’organismo, una cifra notevole viste le sue dimensioni.

Una respirazione superficiale o rapida può portare a un apporto di ossigeno non ottimale al cervello, con conseguente declino delle funzioni cognitive, della capacità di attenzione e delle prestazioni generali nei compiti mentali. Questo evidenzia l’importanza delle pratiche di respirazione consapevole per migliorare le nostre funzioni cognitive, ma anche per il benessere fisico, in quanto contribuisce a una migliore gestione dello stress.

Incorporare esercizi di respirazione lenta nella tua routine può essere una strategia semplice ma potente per aumentare la chiarezza mentale, la concentrazione e la produttività. Incoraggiare i dipendenti a fare brevi pause consapevoli per respirare durante la giornata può favorire un’atmosfera lavorativa più concentrata, calma ed efficiente, a vantaggio delle prestazioni individuali e organizzative.

La fisiologia della respirazione

Quando ci impegniamo in una respirazione lenta e profonda, attiviamo il sistema nervoso parasimpatico, responsabile del riposo e della digestione, alleviando lo stress dell’organismo. Questa attivazione è mediata dal nervo vago, un componente fondamentale del sistema nervoso autonomo che funge da via di comunicazione tra il cervello e i vari sistemi di organi (Porges, 2007).

Possiamo aumentare la forza e la resistenza dei nostri muscoli respiratori praticando la respirazione lenta. Questo porta a un aumento della ventilazione polmonare e a una migliore efficienza dello scambio di gas (Li, T.T. et al., 2023). Respirare lentamente è importante quanto respirare con il naso, perché regola il volume dell’aria che inspiri e fa sì che venga filtrata, riscaldata e umidificata correttamente prima di raggiungere i polmoni. La respirazione nasale produce anche ossido nitrico, una molecola che svolge un ruolo fondamentale nell’aumentare la circolazione e nel fornire ossigeno in modo più efficiente alle cellule, comprese quelle cerebrali.

L’ossigeno è fondamentale per il funzionamento del cervello, ma il livello di anidride carbonica_(CO2) nel sangue è altrettanto importante. Il giusto equilibrio di anidride carbonica è necessario per il rilascio di ossigeno dall’emoglobina nelle cellule del sangue ai tessuti del corpo, un fenomeno noto come effetto Bohr. Alti livelli di_CO2 riducono l’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno, facilitando il rilascio di ossigeno ai tessuti che ne hanno più bisogno.

La neuroscienza della respirazione profonda

Quando respiriamo, produciamo sequenze di segnali uniformi e ritmici che accompagnano il movimento del nostro respiro. Questi stimoli raggiungono il cervello in tre aree della corteccia: la corteccia olfattiva riceve gli stimoli dal bulbo olfattivo; la corteccia somatosensoriale riceve gli stimoli dai movimenti del torace e dell’addome, mentre la corteccia insulare riceve i chemorecettori – i cambiamenti dei livelli di ossigeno e anidride carbonica nel sangue – e i meccanorecettori nei polmoni, nel diaframma e negli organi interni.

Questi stimoli ritmici producono tre modelli di attività corticale nella neocorteccia: oscillazioni neuronali, un aumento della potenza delle onde cerebrali di tipo gamma e la tempistica delle transizioni di fase nell’attività della rete neuronale su larga scala. Questo ritmo aiuta a sincronizzare ampie porzioni della rete corticale nei processi più lenti, influenzando l’ efficienza delle funzioni cerebrali. Poiché il cervello si sincronizza con la respirazione, anche altre funzioni, alla ricerca della precisione, tendono a sincronizzarsi con essa, come i movimenti degli occhi e delle dita di un pianista che suona il pianoforte (Heck, D.H. et al. 2017).

La potenza dell’oscillazione gamma e il tempo di transizione di fase sono fortemente coinvolti nella funzione cognitiva, collegando direttamente la respirazione ai processi cognitivi (Heck, D.H. et al., 2017). Questa sincronizzazione può avere un impatto sui processi cognitivi come il processo decisionale, l’attenzione e la percezione sensoriale.

La respirazione nasale e quella orale provocano modelli diversi di attività elettroencefalografica. La respirazione nasale determina oscillazioni di onde delta e modulazioni di potenza gamma in un’area non olfattiva della neocorteccia. La stimolazione delle oscillazioni delta suggerisce che la respirazione nasale può aiutare a indurre uno stato di rilassamento e recupero nel cervello, anche quando non stiamo dormendo. Questo può essere particolarmente utile per gestire lo stress e promuovere uno stato di riposo che favorisce il recupero dalla fatica cognitiva. La modulazione della potenza gamma da parte della respirazione nasale indica che questo tipo di respirazione può migliorare le capacità cognitive, aumentare la concentrazione e la velocità di elaborazione (Heck, D.H. et al. 2017).

La risonanza magnetica funzionale (fMRI) ha rivelato che la respirazione controllata può portare a una diminuzione dell’attività dell’amigdala, una struttura specifica del sistema limbico particolarmente associata all’elaborazione delle emozioni e alla formazione dei ricordi (Hölzel et al., 2013). L’aumento della frequenza respiratoria si sincronizza con l’attivazione dell’amigdala durante gli stati di ansia o paura e svolge un ruolo di modulazione dell’attività neuronale della neocorteccia.

Ma la respirazione a bocca non induce la stessa sincronizzazione di schemi ed è correlata a disturbi del sonno e al disturbo da deficit di attenzione e iperattività(ADHD) (Campanelli, S. et al., 2020).

Un altro effetto degli esercizi di respirazione, come la respirazione lenta e ritmica, è la creazione di un ambiente ottimale per il cervello per formare nuove connessioni, la neuroplasticità. Lo stress può sopprimere la neuroplasticità, ma lo stato di rilassamento prodotto dalla respirazione profonda la favorisce. La meditazione incentrata sulla respirazione è stata associata a un aumento della densità della materia grigia nell’ippocampo, un’area del cervello importante per l’apprendimento e la memoria (Hölzel et al., 2011). Inoltre, incorporare la respirazione può aumentare significativamente il flusso sanguigno al cervello. Questa maggiore circolazione favorisce la crescita delle cellule cerebrali e promuove la neuroplasticità. Per capire meglio come funziona questo processo, continuiamo con la prossima sessione.

Gli effetti cognitivi

Oltre a tutti i risultati della respirazione nasale e lenta menzionati sopra, possiamo approfondire le diverse pratiche di respirazione e la loro influenza sulle funzioni cognitive.

• Vibrazione: la pratica della respirazione consapevole più la vibrazione – che riproduce il suono del ronzio delle api – durante l’espirazione nasale, ha ridotto il tempo di reazione del segnale di stop, la capacità di sopprimere le risposte motorie. Una migliore inibizione della risposta è indicativa di un controllo cognitivo più flessibile (Campanelli, S., 2020). La modalità d’azione della vibrazione non è ancora del tutto chiarita, ma alcuni ipotizzano che la vibrazione possa attivare il nervo vago e indurre uno stato di rilassamento, oppure che possa aumentare la sincronia dei ritmi cerebrali nelle aree associate all’attenzione.

• Respirazione veloce: dopo aver praticato una respirazione veloce e intensa, espellendo attivamente l’aria con contrazioni addominali ad un ritmo più veloce, le persone hanno ridotto il loro tempo di reazione visivo e uditivo, ma con l’effetto opposto della respirazione lenta. Questo attiva il sistema nervoso simpatico, che prepara il corpo a rispostedi “lotta o fuga“, migliorando le prestazioni sensoriali-motorie (Campanelli, S., 2020). Alcuni atleti ad alte prestazioni e le forze armate statunitensi hanno dichiarato di utilizzare questa respirazione prima di una partita importante o di un’operazione speciale (Nestor, J., 2020).

• Ritenzione del respiro: trattenere l’aria a polmoni pieni aumenta i livelli di anidride carbonica, il che porta alla vasodilatazione e all’ aumento del flusso sanguigno cerebrale. Questo meccanismo è una risposta dell’organismo per migliorare il trasporto di ossigeno e la rimozione di_CO2 dai tessuti. Oltre all’ossigeno, l’aumento del flusso sanguigno può anche facilitare l’apporto di nutrienti essenziali al cervello, come il glucosio e gli acidi grassi, che sono fondamentali per la funzione e la salute dei neuroni. L’aumento del flusso sanguigno favorisce l’efficiente rimozione dei rifiuti metabolici dal cervello, prevenendo l’accumulo di sostanze potenzialmente tossiche, e può influenzare il rilascio e la ricaptazione dei neurotrasmettitori, sostanze chimiche che trasmettono segnali nel cervello e influenzano tutto, dall’umore alla cognizione.

Alcuni studi hanno rivelato che i livelli di ossigenazione della corteccia prefrontale, un’area del cervello essenziale per i processi cognitivi superiori, aumentano quando l’individuo pratica una respirazione diaframmatica profonda (Pujari, V. e Parvathisam, S., 2022).

La respirazione profonda permette di fissare l’attenzione sul presente e migliora le prestazioni cognitive e la stabilità emotiva. Gli individui più consapevoli sono in grado di regolare i propri sentimenti con maggiore successo e di avere un maggiore controllo su come reagiscono alle situazioni (Campanelli, S. et al., 2020). Questo aspetto è anche legato alla resilienza mentale, la capacità di riprendersi rapidamente dallo stress. L’attivazione del sistema nervoso parasimpatico e la riduzione dell’attività del sistema nervoso simpatico, responsabile della risposta allo stress, suggerisce che la respirazione profonda può aumentare la resistenza dell’organismo allo stress (Brown & Gerbarg, 2005).

Neuroprotezione

Il nostro cervello ha bisogno di ossigeno per funzionare e rimanere in vita. Quando non riceve abbastanza ossigeno, una condizione chiamata ipossia grave, può causare una serie di gravi problemi, come la perdita di energia (esaurimento dell’ATP), l’eccessiva produzione di sostanze nocive (specie reattive dell’ossigeno), l’accumulo di calcio e l’infiammazione. Tuttavia, studi e ricerche dimostrano che un’esposizione moderata e intermittente a bassi livelli di ossigeno può effettivamente rendere il cervello più resistente a questi tipi di danni, all’ischemia (riduzione o interruzione del flusso sanguigno) e ad altri stress.

L’ipossia intermittente (IH) si riferisce all’esposizione alternata tra periodi di respirazione normale e periodi di respirazione a basso contenuto di ossigeno. Quando il contenuto di ossigeno si riduce, anche per brevi periodi, può innescare una serie di risposte nell’organismo, favorendo il rimodellamento e il recupero. L’organismo inizia a produrre più sostanze, come l’ossido nitrico e le specie reattive dell’ossigeno (ROS), oltre a reagire alla diminuzione dell’ossigeno stesso. Queste sostanze e la situazione di minor ossigeno danno al corpo una piccola spinta per attivare un sistema di difesa interno. Questo sistema di difesa fa sì che l’organismo produca speciali proteine che proteggono le cellule dai danni, proteggendole dallo stress causato dalla mancanza di ossigeno, dalle infiammazioni e dalla mancanza di energia. Per farlo, l’organismo utilizza un tipo di segnalazione interna, chiamata segnalazione delle protein chinasi, che in pratica dice alle cellule di attivare le loro difese contro questi problemi. (Sprick, J.D. et al. 2019).

Questo processo era inizialmente finalizzato a innescare adattamenti fisiologici per migliorare l’efficienza dell’organismo nell’utilizzo dell’ossigeno. Gli adattamenti possono includere una maggiore produzione di globuli rossi, una migliore efficienza nell’utilizzo dell’ossigeno da parte delle cellule e una migliore vascolarizzazione. L’obiettivo principale è spesso legato al miglioramento delle prestazioni atletiche, all’adattamento alle alte quote o come approccio terapeutico in alcune condizioni mediche, come l’apnea del sonno, le malattie cardiovascolari e persino le condizioni neurologiche. L’esposizione a bassi livelli di ossigeno nell’ipossia intermittente è sistemica, cioè interessa tutto il corpo (Navarrete-Opazo, A. & Mitchell, G. S., 2014). Possiamo ottenere questi effetti allenandoci con una respirazione ritmica e prolungata.

Un altro meccanismo è il precondizionamento ischemico, che prevede l’induzione di brevi periodi controllati di riduzione del flusso sanguigno (e quindi dell’ossigeno) in tessuti o organi specifici, seguiti dalla riperfusione (ripristino del flusso sanguigno). Questo metodo viene utilizzato per precondizionare il tessuto o l’organo a resistere agli effetti di un successivo evento ischemico più grave (un periodo prolungato di riduzione del flusso sanguigno). Si pensa che questo meccanismo attivi percorsi cellulari protettivi che riducono il danno tissutale durante i successivi episodi ischemici. Si verifica in un tessuto alla volta, come il tessuto miocardico o un tessuto non cardiaco, tra cui reni, cervello, muscolo scheletrico, polmoni, fegato e tessuto scheletrico. La protezione inizia immediatamente, entro pochi minuti dalla lesione ischemica precondizionante e dura alcune ore, mentre una fase tardiva si sviluppa con regolarità circadiana, ventiquattro ore dopo, e ricompare ciclicamente nell’arco di diversi giorni, per poi dissiparsi (Dardik, I.I., 2002).

Questo significa che devi allenarti a respirare in modo disciplinato per mantenere la tua protezione. Una respirazione rapida e intensa aumenta la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna, riducendo i livelli di anidride carbonica, il che produce una vasocostrizione e riduce il flusso sanguigno cerebrale nelle arterie intracraniche. Altri studi suggeriscono un protocollo di lavoro respiratorio ed esercizio aerobico per produrre un precondizionamento ischemico nel tessuto miocardico (Dardik, I.I., 2002).

In pratica

• Per essere più vigili: si possono fare dei brevi respiri di pochi secondi per aumentare la vigilanza e la prontezza di fronte a compiti impegnativi. Concentrati sull’espirazione con intensità e velocità, come un respiro veloce, e sull’inspirazione passiva per adattarsi al ritmo più veloce.

• Per migliorare il rilassamento e la concentrazione: le pratiche di respirazione lenta e profonda e di trattenimento del respiro possono essere utilizzate per rilassare la mente, aumentare la concentrazione e favorire uno stato favorevole alla meditazione. Respira profondamente, proiettando l’addome verso l’esterno, espandendo le costole lateralmente e sollevando leggermente il torace; trattieni l’aria nei polmoni per il tempo necessario ed espira lentamente abbassando il torace, avvicinando le costole e contraendo l’addome.

Conclusione

La respirazione, una funzione autonoma spesso trascurata, è un potente alleato nella ricerca della chiarezza mentale e di migliori prestazioni cognitive. Mentre la comunità scientifica continua a scoprire le connessioni tra i nostri modelli di respirazione e le funzioni cerebrali, possiamo sfruttare queste antiche tecniche per trasformare le nostre giornate in termini di produttività e benessere.

Una semplice respirazione nasale, diaframmatica e lenta può avere un impatto positivo sulla cognizione; se la tua respirazione naturale è superficiale e veloce, cerca di prestare attenzione al tuo respiro e di renderlo più profondo. Impara altri tipi di tecniche di respirazione, con ritenzione e ritmo, per ottenere risultati ancora migliori in termini di cognizione, resilienza mentale, regolazione emotiva e stimolazione dell’intuizione.

Alla prossima volta!

Riferimenti:

• Nestor, J. Respirare: La nuova scienza di un’arte perduta. Riverhead Books. 26 maggio 2020.
• DeRose. Trattato di Yoga . Egregory. 4 luglio 2016.
• Porges, S. W. (2007). La prospettiva polivagale. Psicologia biologica, 74(2), 116-143.
• Li, T.T. et al. (2023). Effetto degli esercizi di respirazione sui biomarcatori dello stress ossidativo nell’uomo: una revisione sistematica e una meta-analisi. Frontiers in Medicine. 10, 1121036.
• Heck, D.H. et al. (2017). La respirazione come ritmo fondamentale della funzione cerebrale. Frontiers in Neural Circuits. 10, 115.
• Hölzel, B. K. et al. (2011). La pratica della mindfulness porta a un aumento della densità della materia grigia cerebrale regionale. Psychiatry Research: Neuroimaging, 191(1), 36-43.
• Campanelli, S., Tort, A.B.L. e Lobão-Soares, B. (2020) Pranayamas e i loro effetti neurofisiologici. International Journal of Yoga. 13(3), 183-192.
• Pujari, V. e Parvathisam, S. (2022). Respirare per migliorare le funzioni cerebrali: il ruolo della respirazione nelle prestazioni cognitive. Journal of Pharmaceutical Negative Results. 13(7), 8214-8219.
• Brown, R. P., & Gerbarg, P. L. (2005). La respirazione yogica Sudarshan Kriya nel trattamento di stress, ansia e depressione: parte I – modello neurofisiologico. Journal of Alternative and Complementary Medicine, 11(1), 189-201.
• Sprick, J.D. et al . (2019). Condizionamento ischemico e ipossico: potenziale di protezione degli organi vitali. Fisiologia sperimentale. 104(3), 278-294.
• Navarrete-Opazo, A. & Mitchell, G. S. (2014). Potenziale terapeutico dell’ipossia intermittente: una questione di dose. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 307(10), R1181-R1197.
• Dardik, I.I. (2002). Sistemi e metodi per la respirazione di regimi di esercizio per promuovere il precondizionamento ischemico. GB2390689A.