Aproximadamente, cada persona toma 20.000 respiraciones al día, la gran mayoría de manera inconsciente; exactamente cómo se controla nuestra respiración es un rompecabezas que ha dejado perplejos a pensadores desde Aristóteles a los fisiólogos modernos.

Este instinto universal de los mamíferos es aún tan poco comprendido, que actualmente no hay tratamientos farmacológicos para los trastornos respiratorios humanos, como la apnea del sueño o el síndrome de muerte súbita del lactante.

Así como la función cardiaca está controlada por las células del marcapasos en el corazón, nuestra respiración está regulada por un grupo de unos pocos miles de células en el tronco cerebral conocido como preBötzinger complejo, o preBötC.

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Descubiertas en 1991, estas células son el centro de la regulación de la respiración; envían señales rítmicas a nuestra médula espinal, que las retransmite a músculos esqueléticos, como el diafragma, para que expanda nuestros pulmones.

Pero los mecanismos por los que esta región del cerebro regula la respiración siguen siendo un misterio, que los investigadores están abordando con las últimas herramientas de la biología molecular, intentando identificar qué células específicas generan el ritmo respiratorio.

A diferencia del bien entendido marcapasos cardíaco, su contraparte respiratoria ha seguido siendo un objetivo difícil de alcanzar.

Por un lado, la respiración es un comportamiento más complejo que el latido del corazón: puede ser voluntario o involuntario; debe ser coordinado con el habla, el canto y la deglución; además, tiene distintas variaciones, como suspiros, bostezos y jadeos, que pueden estar vinculados a una serie de emociones.

El fisiólogo de la UC San Francisco, Kevin Yackle, MD, PhD, ha ahondado en este tema y expresa ser capaz de identificar las neuronas de los marcapasos respiratorios, mirando la expresión génica.

Examinando una base de datos llamada Eurexpress, ha examinado los patrones de expresión genética de más de 19.000 genes en el preBotC de ratones, logrando identificar docenas de tipos neurales marcados por distintas firmas moleculares.

Aún no ha encontrado el marcapasos respiratorio, pero en el curso de su búsqueda, se topó con algo notable: grupos distintos de neuronas que controlan aspectos de la respiración.

El primer grupo de neuronas que encontró fueron los que controlan los suspiros. Un suspiro es esencialmente una respiración doble que permite que los pulmones se inflen completamente. Esto es fisiológicamente importante porque muchos alveolos de los pulmones comienzan a colapsar en el curso de la respiración normal y deben ser reinflados a través del acto de suspirar.

De hecho, todos los mamíferos suspiran, y cuanto más pequeño es el animal, más frecuentes son los suspiros. Apenas lo notamos, pero los humanos de manera espontánea, suspiramos aproximadamente cada cinco minutos; los ratones suspiran cada dos minutos.

Los investigadores también han identificado neuronas en el preBötC, que actúan como una estación de retransmisión entre la respiración y un área cerebro involucrado en la atención y la excitación.

Estas  neuronas, por ahora se conocen como las neuronas pranayama, en honor a las técnicas de respiración yóguica antigua. Si estas neuronas pueden ser identificadas en el cerebro humano, podrían explicar cómo las respiraciones lentas y profundas pueden ayudar a aliviar la ansiedad y la depresión.

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Pero eso no es todo, el Dr. Yackle y su equipo de colaboradores han encontrado un pequeño grupo de neuronas que parecen controlar la duración de la exhalación.

Estos hallazgos son una buena señal de que el control del ritmo respiratorio también radica en una subpoblación de células en el preBot. Debido a que la respiración es una función biológica esencial, la fisiología probablemente se conserva entre las especies de mamíferos; por tanto, los estudios en ratones podrían eventualmente ayudar a entender y a tratar los trastornos respiratorios humanos.

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