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La necessità di respirare collega indissolubilmente il sistema olfattivo dei mammiferi ai ritmi respiratori che aspirano l’aria attraverso il naso.
Nei roditori e in altri piccoli animali, le oscillazioni lente dell’attività del potenziale di campo locale sono guidate al ritmo della respirazione (∼2-12 Hz) nel bulbo olfattivo e nella corteccia, e le esplosioni oscillatorie più veloci sono accoppiate a fasi specifiche del ciclo respiratorio. Si ritiene che questi ritmi dinamici regolino l’eccitabilità corticale e coordinino le interazioni di rete, contribuendo a modellare la codifica, la memoria e il comportamento olfattivo.
Tuttavia, mentre le oscillazioni respiratorie sono un segno onnipresente della funzione del sistema olfattivo negli animali, nell’uomo mancano prove dirette di tali schemi. In questo studio, abbiamo acquisito i dati EEG intracranici da pazienti rari (Ps) con epilessia medicamente refrattaria, permettendoci di testare l’ipotesi che l’attività oscillatoria corticale sarebbe trascinata nel ciclo respiratorio umano, sebbene al ritmo molto più lento di ∼0,16-0,33 Hz.
I nostri risultati rivelano che la respirazione naturale sincronizza l’attività elettrica nella corteccia piriforme (olfattiva) umana, nonché nelle aree cerebrali correlate al sistema limbico, tra cui l’amigdala e l’ippocampo.
In particolare, la potenza oscillatoria ha raggiunto il picco durante l’ispirazione e si è dissipata quando la respirazione è stata deviata dal naso alla bocca. Esperimenti comportamentali paralleli hanno mostrato che la fase respiratoria migliora la discriminazione basata sulla paura e il recupero della memoria.
I nostri risultati forniscono una struttura unica per comprendere il ruolo chiave della respirazione nasale nel coordinare le oscillazioni neuronali per supportare l’elaborazione e il comportamento dello stimolo.
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