เจาะลึกวิทยาศาสตร์การหายใจ: กุญแจสู่สุขภาพกาย ใจ และประสิทธิภาพสมอง

ในตอน Huberman Lab Essentials นี้ ดร. แอนดรูว์ ฮิวเบอร์แมน ได้เชิญ ดร. แจ็ค เฟลด์แมน ผู้เชี่ยวชาญระดับโลกด้านกลไกการหายใจและปฏิสัมพันธ์ระหว่างสมองกับการหายใจ มาพูดคุยถึงความสำคัญของการหายใจที่มีต่อสุขภาพกาย สุขภาพจิต และประสิทธิภาพการทำงาน

กลไกพื้นฐานของการหายใจและการควบคุมโดยสมอง

การหายใจคือกระบวนการพื้นฐานที่ร่างกายใช้เพื่อนำออกซิเจนเข้าสู่เซลล์สำหรับการเผาผลาญพลังงานแบบแอโรบิก และกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของเสีย ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการรักษาสมดุลกรด-ด่าง (pH) ในเลือด

การหายใจเข้าเกิดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อกะบังลม (diaphragm) ซึ่งดึงปอดลงและขยายช่องอก ทำให้ความดันในปอดลดลงและอากาศไหลเข้า ส่วนการหายใจออกปกติเกิดจากการคลายตัวของกล้ามเนื้อเหล่านี้

ศูนย์ควบคุมการหายใจในสมอง: ดร. เฟลด์แมน ได้ค้นพบ Pre-Botzinger Complex ซึ่งเป็นกลุ่มเซลล์ประสาทขนาดเล็กในก้านสมองที่ทำหน้าที่สร้างจังหวะการหายใจ นอกจากนี้ยังมี Retroroid Nucleus ซึ่งเป็นอีกหนึ่งศูนย์ที่เกี่ยวข้องกับการตรวจจับระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในสมอง เพื่อรักษาสมดุล pH ให้คงที่

วิวัฒนาการของกะบังลม: สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังกลุ่มเดียวที่มีกะบังลม ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อที่มีประสิทธิภาพสูงในการขยายถุงลมปอดจำนวนมหาศาล (ประมาณ 500 ล้านถุงลม หรือเทียบเท่ากับพื้นที่ 1 ใน 3 ของสนามเทนนิส) ทำให้เราสามารถนำออกซิเจนเข้าสู่กระแสเลือดได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

ความลับของ 'การถอนหายใจ' และประโยชน์ต่อปอด

คุณเคยสังเกตไหมว่าเรามักจะถอนหายใจลึกๆ โดยไม่รู้ตัว? ดร. เฟลด์แมน เผยว่า Physiological Sighs หรือการถอนหายใจลึกๆ นั้นเกิดขึ้นเองโดยอัตโนมัติทุกๆ ประมาณ 5 นาที และเป็นกลไกสำคัญในการป้องกันไม่ให้ถุงลมปอด (alveoli) แฟบ ซึ่งอาจทำให้ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนก๊าซลดลง การหายใจลึกๆ เพียงครั้งเดียวก็เพียงพอที่จะ 'เปิด' ถุงลมที่แฟบเหล่านี้ได้

ในอดีต ผู้ป่วยโปลิโอที่ใช้เครื่องช่วยหายใจมีอัตราการเสียชีวิตสูง จนกระทั่งมีการค้นพบว่าการให้หายใจลึกๆ เป็นครั้งคราว (เลียนแบบการถอนหายใจธรรมชาติ) ช่วยลดอัตราการเสียชีวิตได้อย่างมาก

การหายใจส่งผลต่อสมองและอารมณ์อย่างไร?

การหายใจไม่ได้เป็นเพียงแค่กลไกทางกายภาพ แต่ยังส่งผลอย่างลึกซึ้งต่อสภาวะอารมณ์และสติปัญญาของเรา ดร. เฟลด์แมน ได้สำรวจกลไกหลายประการ:

• การรับกลิ่น (Olfaction): การหายใจเข้าออกทางจมูกสร้างสัญญาณที่ส่งไปยังสมองส่วน Olfactory Bulb ซึ่งมีอิทธิพลต่อหลายส่วนของสมอง
• เส้นประสาทเวกัส (Vagus Nerve): เส้นประสาทนี้ส่งสัญญาณจากปอดและอวัยวะภายในไปยังสมอง การกระตุ้นเส้นประสาทเวกัสด้วยไฟฟ้าสามารถช่วยบรรเทาอาการซึมเศร้าบางชนิดได้
• ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2): การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในระดับ CO2 สามารถส่งผลต่อค่า pH ในสมองและสภาวะทางอารมณ์ได้ ผู้ป่วยที่มีอาการวิตกกังวลมักจะหายใจเร็ว (hyperventilate) ทำให้ CO2 ต่ำ การฝึกหายใจช้าลงเพื่อรักษาระดับ CO2 ให้ปกติสามารถช่วยลดความวิตกกังวลได้
• คำสั่งจากสมองส่วนบน (Descending Command): การหายใจโดยตั้งใจ (เช่น การฝึกหายใจ) เป็นคำสั่งจากสมองส่วน Motor Cortex ที่ไม่เพียงแค่ควบคุมกล้ามเนื้อหายใจ แต่ยังส่งสัญญาณไปยังส่วนอื่นๆ ของสมองที่เกี่ยวข้องกับอารมณ์ด้วย

การหายใจช้าลดความกลัวและ 'สลาย' วงจรซึมเศร้า

งานวิจัยที่น่าสนใจในหนูทดลองของ ดร. เฟลด์แมน พบว่า หนูที่ได้รับการฝึกให้หายใจช้าลงเป็นเวลา 30 นาทีต่อวัน ติดต่อกัน 4 สัปดาห์ มีปฏิกิริยาตอบสนองต่อความกลัว (เช่น การแข็งทื่อ) ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับหนูควบคุม ผลลัพธ์นี้เทียบเท่ากับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในสมองส่วน Amygdala ซึ่งเป็นศูนย์กลางความกลัว

ดร. เฟลด์แมน เปรียบเทียบภาวะซึมเศร้าเหมือนการเดินวนอยู่ในร่องลึก การหายใจอย่างมีสติหรือการฝึกหายใจสามารถช่วย 'เติมเต็ม' ร่องนั้นทีละน้อย ทำให้เราสามารถปีนออกมาจากภาวะซึมเศร้าได้ การหายใจเป็นการรบกวนวงจรประสาทที่วนซ้ำ ทำให้การเชื่อมต่อของวงจรเหล่านั้นอ่อนแอลง และช่วยให้ระบบประสาทปรับตัวในทางที่ดีขึ้น

การฝึกหายใจที่ ดร. เฟลด์แมน ใช้เอง

ดร. เฟลด์แมน แนะนำการฝึกหายใจแบบ Box Breathing (หายใจเข้า 5 วินาที กลั้น 5 วินาที หายใจออก 5 วินาที กลั้น 5 วินาที) เป็นเวลา 5-20 นาทีต่อวัน เขาพบว่ามีประโยชน์อย่างมาก โดยเฉพาะการทำหลังอาหารกลางวันเพื่อเพิ่มพลังและลดอาการอ่อนล้า

แมกนีเซียม Threonate: ตัวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพสมอง

ดร. เฟลด์แมน ยังได้พูดถึงงานวิจัยที่น่าสนใจเกี่ยวกับ แมกนีเซียม Threonate (Magnesium Threonate) ซึ่งเริ่มต้นจากนักศึกษาของเขาชื่อ Guanglu ที่สนใจเรื่องการเรียนรู้และความจำ งานวิจัยพบว่าการเพิ่มระดับแมกนีเซียมในเซลล์ประสาท Hippocampal ในหลอดทดลอง ช่วยเพิ่ม Long-Term Potentiation (LTP) ซึ่งเป็นกลไกสำคัญของ Neuroplasticity (การปรับเปลี่ยนโครงสร้างและการทำงานของสมอง) ได้

ในหนูทดลองที่ได้รับแมกนีเซียม Threonate พบว่ามีฟังก์ชันการรับรู้ที่ดีขึ้นและมีอายุยืนยาวขึ้น แมกนีเซียม Threonate แตกต่างจากแมกนีเซียมรูปแบบอื่นตรงที่สามารถผ่านเข้าสู่สมองได้ง่ายกว่า โดยไม่ก่อให้เกิดปัญหาทางเดินอาหาร

การทดลองในมนุษย์กับผู้ป่วยที่มีภาวะความรู้ความเข้าใจลดลงเล็กน้อย (Mild Cognitive Decline) พบว่าหลังจากการใช้แมกนีเซียม Threonate เป็นเวลา 3 เดือน ผู้ป่วยมีอายุความรู้ความเข้าใจ (Cognitive Age) ดีขึ้นโดยเฉลี่ย 8 ปี ซึ่งเป็นการเคลื่อนตัวเข้าใกล้อายุทางชีวภาพของพวกเขามากขึ้นอย่างน่าประทับใจ