استنشاق الهواء يُحسِّن عمل الدماغ

رشقة قهوة، مكعب شوكولاتة، أو الوقوف على الرأس - هناك نصائح كثيرة تُقدم للمعنيين بزيادة تركيزهم قبل امتحان مصيري. يتضح من بحث جديد أجراه علماء معهد وايزمان للعلوم ونُشر مؤخرا في المجلة العلمية Nature Human Behavior أن النصيحة الأفضل هي استنشاق الهواء. اكتشف باحثون من مختبر البروفسور نوعم سوبيل من قسم العلوم العصبية أن نسبة النجاح لدى المفحوصين الذين أجابوا عن أسئلة بينما كانوا يستنشقون الهواء كانت أعلى مقارنة بالمفحوصين الذي أجابوا بينما كانوا يزفرونه. تلقي هذه النتائج ضوءا جديدا على الدور التطوري لحاسة الشم والتنفس عبر الأنف في تطور الدماغ لدى الثدييات.     

"إن قدرة الكائن الحي على الشعور بما يحدث من حوله والرد عليه قديمة جدّا. كما أن الكائنات الحية التي تفتقد إلى الدماغ والجهاز العصبي المركزي، مثل النباتات، الجراثيم، أو قناديل البحر، "تشم"، أي أنها قادرة على الرد على جزئيات في بيئتها في ما يُعرَف بـ "الإدراك الكيميائي"، يقول الدكتور عوفر بيرل، الذي كان سابقا طالب بحث في مختبر البروفسور سوبيل. "رغم ذلك، تبدأ حاسة الشمّ التي نعرفها، والمتعلقة بإدخال الهواء بشكل منتظم عبر الأنف، لدى الثدييات. تشم كل الثدييات البرية بيئتها بواسطة طريق استنشاق الهواء عبر الأنف". وبما أن حاسة الشم معروفة كأقدم حاسة لدى الثدييات، يُعتقَد أنها تشكل قالبا لكل تطور دماغي. بكلمات أخرى، تعتمد كل حاسة "تنضم" إليها خلال التطور على ذلك القالب الأولي إلى حد كبير، إذ يُعِدّ الدماغ نفسه بموجبه لاستيعاب معلومات وتحليها بالتزامن مع تنفس الهواء.

أظهرت أبحاث سابقة، أجريت منذ أربعينات القرن الماضي، أن هناك مناطق في الدماغ متصلة بجهاز الشم، بما فيها مناطق متعلقة بإنتاج الذكريات واستحضارها (تأثير "كعكة مادلين") تتأثر بدورة التنفس لدى الإنسان. نقطة بداية البحث الحالي هي فرضية الباحثين التي تقضي أن هناك قدرات ذهنية عالية ليست مرتبطة أبدًا بجهاز الشم كانت قد تطورت استنادا إلى ذات الصيغة الأولية للحاسة المبكرة. "هناك رابط وثيق جدّا بين استنشاق الهواء وتحليل المعلومات في حاسة الشم لدى الثدييات"، يوضح البروفسور سوبيل. ويضيف" "افترضنا أنه ربما لا تدخل منظومة الشم فقط في حالة تأهب لتحليل المعلومات عند استنشاق الهواء، بل ربما الدماغ بأكمله أيضا - وكذلك عندما يجري الحديث عن مهام لا صلة لها بالشم. أشبه بـ sniffing brain‏".

لفحص فرضيتهم، أجرى الباحثون في البداية تجربة قاسوا فيها تدفق الهواء في أنوف المفحوصين بينما كانوا يحلون تمارين من أنواع مختلفة: حل تمارين حسابية، مهمة بصرية - مكانية طُلِب منهم فيها تحديد إذا كان يمكن أن يكون شكل ما موجودا في الواقع، ومهمة لغوية طُلِب منهم فيها أن يُحددوا إذا كانت الكلمة المعروضة أمامهم ذات معنى.  طُلِب من المفحوصين أن ينقروا على الزر عندما يكونون مستعدين للتمرين القادم - وأن ينقروا مرة أخرى كي يجيبوا. اكتشف الباحثون أن المفحوصين مالوا إلى إدخال الهواء إلى جسمهم عندما كانوا مستعدين للمهمة التالية. تجدر الإشارة إلى أن الباحثين تأكدوا أن المفحوصين لم يعرفوا أنه تم رصد تنفسهم وأن ميلهم إلى استنشاق الهواء لم يتأثر بمجرد الضغط على الزر - بل شهد على استعدادهم الذهني لمواجهة التحدي القادم.

في تجربة لاحقة، عرض الباحثون على المفحوصين المهام البصرية - المكانية فقط، وعرضوا الأسئلة بحيث يظهر نصفها أثناء الشهيق والنصف الآخر أثناء الزفير. تحسنت نسب نجاح المفحوصين بشكل ملحوظ عندما حلوا السؤال أثناء الشهيق. فضلا عن ذلك، قاس الباحثون باستخدام جهاز تخطيط أمواج الدماغ (EEG) النشاط الكهربائي في دماغ المفحوصين أثناء الراحة وأثناء القيام بالمهام. اكتشف الباحثون أن "الارتباط" (‏connectivity‏) بين مناطق الدماغ المختلفة كان مختلفا بشكل واضح بين الشهيق والزفير - سواء حدث ذلك أثناء الراحة أو القيام بمهام. وإضافة إلى ذلك، كلما كان فارق الارتباط بين الشهيق والزفير أكبر، نجح المفحوصون في حل المهام أثناء الشهيق بشكل أفضل. "تجدر الإشارة إلى أنه ليست للأمر علاقة بدخول الأكسجين إلى الجسم أثناء الشهيق. التأثيرات التي نشهدها في الدماغ فورية - وهي تحدث خلال 200 نحو ملي ثانية. ليس هذا إطارا زمنيا يؤثر في مستويات الأكسجين في الدماغ"، يُخبر البروفسور سوبيل. ويتابع: "أظهرنا أن منظومة الشم لا تعمل وحدها، بل يعمل الدماغ بأكمله بشكل مختلف أثناء الشهيق مقارنة بالزفير. يكاد يمكننا القول إن الدماغ يعمل أفضل أثناء الشهيق".

التفكير من الأنف

عندما نعاني من النزلة ويكون الأنف مسدودا، يبدو أن تفكيرنا لا يكون حادا إلى حد كاف. حتى إننا نصف أحيانًا شخصًا بأنه "مُغلَق" للتعبير عن قلة فهمه. صحيح أن العلاقة بين التنفس وحالات الوعي المختلفة معروفة منذ قرون في البوذية واليوجا، حتى أنها تحظى بتسميات مختلفة (من "تنشّقات" حتى "inspiration" بالإنجليزية)، ولكن نتائج البحث توفر دعما ملموسا لإقران إدخال الهواء إلى الجسم بالتفكير الحاد والطموح. على مر السنين، تخصص مختبر البروفسور سوبيل في بحث حاسة الشمّ. يحرف البحث الحالي إلى حد كبير اتجاه البحث الخاص بالمختبر نحو بحث الاستنشاق عبر الأنف. يعتقد الباحثون أن البحث في هذا المجال قد يسمح بتطوير استراتيجيات تعلم أفضل، وقد يساعد أيضا الأطفال والبالغين الذين يعانون من اضطرابات الإصغاء والتركيز عبر التأثير على طبيعة ووتيرة تنفسهم.

يمكن الحصول على معلومات إضافيّة وصُوَر في المكتب الإعلامي، معهد وايزمان للعلوم:

‏08-9343856‏‏‎ ‎‏‏news@weizmann.ac.il‏