精华版：呼吸与身心健康及表现 | Jack Feldman 博士

安德鲁·休伯曼开场时称神经科学家杰克·费尔德曼是他了解大脑与呼吸如何相互作用的首选信息来源，并请他从基础讲起：一次呼吸是如何产生的。费尔德曼先从目的说起。空气必须进出身体，因为身体的新陈代谢需要氧气，而有氧代谢会产生二氧化碳。之所以特别需要排出二氧化碳，是因为它会改变血液的酸碱平衡，即 pH 值；费尔德曼指出，所有活细胞都对 pH 非常敏感。因此身体会努力调节它。

呼吸的力学原理源于压力。费尔德曼把肺比作一个被向外拉开的气球。肺扩张时，肺内气囊（即肺泡）中的压力降到低于体外压力，空气便流入。完成这一动作的主要肌肉是膈肌，它位于肺的正下方。膈肌收缩时向下拉，对肺施加力量，同时胸廓向上、向外旋转，扩大胸腔。静息时，呼气是被动的。吸气结束时你只需放松，费尔德曼把这比作松开一根你向下拉住的弹簧。

呼吸节律本身起源于脑干中紧挨脊髓上方的一个区域，称为前包钦格复合体（pre-Bötzinger complex）。费尔德曼描述它是一个很小的部位，在人类中含有几千个神经元，左右两侧都有，协同工作。每一次呼吸都始于那里的神经元被激活。这些神经元最终连接到驱动膈肌和肋间外肌的运动神经元，产生吸气动作。当前包钦格神经元的爆发放电结束，吸气停止，随后肺和胸廓被动回弹，完成呼气。

被问到用鼻呼吸和用口呼吸时膈肌和肋间肌的激活方式是否不同，费尔德曼先给出一个保留意见：“我认为我们还没有完全找到答案。”他承认两者显然有所不同。静息时人们倾向于用鼻呼吸，因为正常气流能轻松通过鼻腔。当通气量需要增加时，例如运动时，人们会改用口呼吸，因为口腔气道大得多，能输送更多空气。不过在呼吸肌层面，他说肌肉收缩几乎不在乎张开的是鼻子还是嘴。

费尔德曼随后讲述了他的团队对呼吸神经回路的看法如何发生变化。他们发现前包钦格复合体时，认为它是所有节律性呼吸运动（包括吸气和呼气）的主要来源。后来的实验发现了第二个振荡器，它产生他所说的主动呼气，也就是你在猛烈呼气或开始运动时用力把空气推出去的动作。这群细胞在静息时是沉默的，在需要驱动这些肌肉时才被激活，而且似乎是位于面神经核周围区域的一个独立振荡器。

费尔德曼说，这个区域最初被发现时，人们认为它能感知二氧化碳，起中枢化学感受器的作用。其道理在于，大脑“对 pH 的变化极其敏感”，因此二氧化碳的大幅变化会改变大脑 pH，用他开玩笑说的“专业术语”来讲，会让大脑“乱套”。要调节大脑中的某种东西，就需要大脑中有一个传感器。其他研究者发现脑干腹侧表面对此至关重要，而费尔德曼的团队在斜方体核附近找到了一个结构。由于神经解剖图谱中没有它的名称，他们将其命名为斜方体后核（retrotrapezoid nucleus）。