呼吸的科学
深呼吸是任何冥想或瑜伽练习最简单的基础。但是，当你用鼻子吸气，用嘴呼气时，神经学上发生的事情要复杂一些。
这正是博士生安德鲁·科蒂克花了四年时间在威廉玛丽系统神经科学佳博体育进行的研究，该佳博体育由应用科学教授兼主席克里斯托弗·a·德尔内格罗领导。该佳博体育研究哺乳动物的大脑是如何产生和调节呼吸功能的。
科蒂克对这项研究的最新贡献——最近获得了2500美元的威廉与玛丽跨学科卓越研究奖——帮助准确地指出，在大脑中浩瀚的细胞海洋中，是哪些细胞负责刺激运动神经元，使呼吸成为可能。他的研究可能会为改善中枢睡眠呼吸暂停等呼吸系统疾病的治疗打开大门。他将在3月19日的研究生研究研讨会午宴上受到表彰。
科蒂克说：“我们已经知道，与节律产生有关的一般区域位于髓质，但如果你想治疗呼吸系统疾病，这还不够。”“你必须能够明确地确定哪些细胞是罪魁祸首。”
与大脑的其他部分不同，髓质包含一系列复杂的神经元，这些神经元参与了许多基本的生理功能。科蒂克说：“当你打开大脑的一部分，比如小脑，你通常可以识别出一组具有相同功能的细胞，因为它们可能比周围的细胞更大，或者形状不同。”“在髓质中，你不能说这个细胞做这个，这个细胞做那个。他们看起来都一样。”
这使得在不影响其他区域的情况下，难以侵入性地纠正呼吸问题。目前治疗睡眠呼吸暂停等疾病的方法包括在夜间将呼吸面罩（CPAP）紧紧地戴在脸上，从外部解决问题。但科蒂克说，精确定位呼吸基因可以为更先进的治疗铺平道路。
科蒂克说：“如果你能确定控制呼吸肌肉的细胞的基因来源，那么你就能制造出合成病毒，这些病毒将进入并有选择地修饰和治疗这些细胞。”
科蒂克在阐述他的同事和前辈所做的研究的基础上，假设一种名为Dbx1的基因负责调节产生呼吸节奏的神经网络，这种基因已知表达与呼吸活动有关的兴奋性标记。表达Dbx1基因的细胞在Pre-Bötzinger复合体中被发现大量存在，该复合体是脑髓内的一个区域，已知是呼吸控制中心。
为了验证他的理论，科蒂克在一个培养皿中创造了一个类似大脑的环境，培养皿中含有Dbx1神经元，这些神经元带有光激活触发器，旨在增加和减少细胞活动。然后，他使用激光选择性地刺激和沉默神经元。他和他的同事们发现，当神经元受到刺激时，呼吸活动增加；当它们被抑制时，呼吸活动就停止了。
科蒂克说：“这个项目花了一年多的时间来制作，所以当它真正奏效的时候是出乎意料的。”“当我们开始使用它时，这是一项相对较新的技术。”
科蒂克希望他的研究证据能激励制药公司扩大他的发现，从而开发出治疗中枢睡眠呼吸暂停等疾病的新疗法。他还指出了这对神经科学领域的重要性。
他说：“我们所做的很多工作都可以在神经科学领域之间进行转移。”“研究不同行为的人可能想用这种技术来识别、刺激或抑制不同的细胞类型，看看它是否控制着他们感兴趣的行为。”这是推进呼吸以外领域研究和治疗的一种方式。”
