Essayez: Respirez lentement et en douceur en soupirant. Un sentiment indicible de calme descend. Respirez maintenant rapidement et frénétiquement en insistant sur l’inspiration. Des tensions apparaissent. Pourquoi?

C’est une question à laquelle la science n’a jamais répondu jusqu’à présent.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de la Stanford University School of Medicine et leurs collègues ont identifié une poignée de cellules nerveuses dans le tronc cérébral qui relient la respiration aux états d’esprit.

C’est une étude  intrigante, car elle fournit une compréhension cellulaire et moléculaire de la façon dont fonctionnent les respirations solaire et lunaire que nous pratiquons au fil du cours et leurs effets sur l’attention.

Le minuscule groupe de neurones reliant la respiration à la relaxation, au relâchement ou à l’excitation et à l’anxiété est situé profondément dans le tronc cérébral. Ce cluster a été découvert chez la souris en 1991. Une structure équivalente a depuis été identifiée dans humains: C’est le complexe pré-Bötzinger, ou préBötC du tronc cérébral.

L’amas de neurones de cette structure comprendrait 60 sous-types neuronaux distincts. Il s’active de plusieurs façons et nous en ressentons les effets à travers nos nombreuses façons de respirer: régulière, excitée, soupirante, béante, haletante, endormie, riant, sanglotant.

En 2016, les scientifiques ont réussi à isoler une sous-population de neurones dans le préBötC qui contrôle explicitement un type de respiration: le soupir. La suppression de ces neurones chez la souris a éliminé les soupirs mais n’a pas affecté les autres modes de respiration. La découverte a été publiée dans Nature en 2016.

Ils ont ensuite entrepris de découvrir la fonction respiratoire d’une autre sous-population d’environ 175 neurones préBötC par leur élimination chez des souris bio-conçues.

Contrairement aux souris privées de soupir, il n’y avait à priori aucune lacune dans leurs multiples façons de respirer.

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Le diagramme illustre la voie (en vert) qui relie directement le centre respiratoire du cerveau au centre d’excitation et au reste du cerveau. L’image de NeuroscienceNews.com est créditée au laboratoire de Krasnow.

Mais quelques jours après, les chercheurs ont remarqué quelque chose d’intriguant: Les souris étaient devenues extraordinairement calmes. Placées dans un nouvel environnement, les souris ne favorisaient plus leur inspire par le  reniflement et l’exploration. Elles se contentaient de faire… leur toilette.

Une analyse plus approfondie a montré que, même si ces souris affichaient toujours la palette complète des variétés respirantes, des soupirs aux reniflements, les proportions relatives de ces variétés avaient changé. Il y avait moins de respirations «actives» rapides et «reniflantes» et plus de respirations « passives », lentes associées au refroidissement.

Les chercheurs ont imputés cet effet modérateur  à l’action d’une autre structure du tronc cérébral: le locus coeruleus. Cette structure, composée de deux types de cellules différente, inhibitrice (gabaergique) ou excitatrice (noradrénergique), envoie des projections à au moins 50 régions du cerveau et stimule l’excitation ou le relâchement de l’attention: Elle nous réveille du sommeil, augmente notre vigilance et, si elle est excessive, déclenche de l’anxiété et de la détresse. Mais elle peut aussi nous apaiser, diminuer notre vigilance ou nous inviter au sommeil paradoxal, pour trouver de nouvelles solutions à cette anxiété.

On sait que les neurones du locus coeruleus présentent un comportement rythmique dont le timing est corrélé à celui de la respiration. Dans une série d’expériences, les chercheurs de Stanford ont prouvé que les neurones préBötC qui provoquent ces respirations lentes se projettent effectivement sur le locus coeruleus.

Le locus coeruleus pourrait donc s’expliquer comme une sorte de régulateur de la capacité d’attention par la dynamique du souffle.  Son action inhibitrice ou excitatrice sur le preBötC pourrait alors expliquer le sentiment de calme ou d’excitation  procuré volontairement par la pratique raisonnée du Pranayama.