Neuroscience News

Neuroscience NewsDecember 7, 2016

Summary: A new study reports the rhythm of your breathing can influence neural activity that enhances memory recall and emotional judgement.

Source: Northwestern University.

Breathing is not just for oxygen; it’s now linked to brain function and behavior.

Northwestern Medicine scientists have discovered for the first time that the rhythm of breathing creates electrical activity in the human brain that enhances emotional judgments and memory recall.

These effects on behavior depend critically on whether you inhale or exhale and whether you breathe through the nose or mouth.

In the study, individuals were able to identify a fearful face more quickly if they encountered the face when breathing in compared to breathing out. Individuals also were more likely to remember an object if they encountered it on the inhaled breath than the exhaled one. The effect disappeared if breathing was through the mouth.

“One of the major findings in this study is that there is a dramatic difference in brain activity in the amygdala and hippocampus during inhalation compared with exhalation,” said lead author Christina Zelano, assistant professor of neurology at Northwestern University Feinberg School of Medicine. “When you breathe in, we discovered you are stimulating neurons in the olfactory cortex, amygdala and hippocampus, all across the limbic system.”

Northwestern scientists first discovered these differences in brain activity while studying seven patients with epilepsy who were scheduled for brain surgery. A week prior to surgery, a surgeon implanted electrodes into the patients’ brains in order to identify the origin of their seizures. This allowed scientists to acquire electro-physiological data directly from their brains. The recorded electrical signals showed brain activity fluctuated with breathing. The activity occurs in brain areas where emotions, memory and smells are processed.

This discovery led scientists to ask whether cognitive functions typically associated with these brain areas — in particular fear processing and memory — could also be affected by breathing.

Image shows the location of the amygdala in the brain.

The amygdala is strongly linked to emotional processing, in particular fear-related emotions. So scientists asked about 60 subjects to make rapid decisions on emotional expressions in the lab environment while recording their breathing. Presented with pictures of faces showing expressions of either fear or surprise, the subjects had to indicate, as quickly as they could, which emotion each face was expressing. image is for illustrtive purposes only.

The amygdala is strongly linked to emotional processing, in particular fear-related emotions. So scientists asked about 60 subjects to make rapid decisions on emotional expressions in the lab environment while recording their breathing. Presented with pictures of faces showing expressions of either fear or surprise, the subjects had to indicate, as quickly as they could, which emotion each face was expressing.

When faces were encountered during inhalation, subjects recognized them as fearful more quickly than when faces were encountered during exhalation. This was not true for faces expressing surprise. These effects diminished when subjects performed the same task while breathing through their mouths. Thus the effect was specific to fearful stimuli during nasal breathing only.

In an experiment aimed at assessing memory function — tied to the hippocampus — the same subjects were shown pictures of objects on a computer screen and told to remember them. Later, they were asked to recall those objects. Researchers found that recall was better if the images were encountered during inhalation.

The findings imply that rapid breathing may confer an advantage when someone is in a dangerous situation, Zelano said.

“If you are in a panic state, your breathing rhythm becomes faster,” Zelano said. “As a result you’ll spend proportionally more time inhaling than when in a calm state. Thus, our body’s innate response to fear with faster breathing could have a positive impact on brain function and result in faster response times to dangerous stimuli in the environment.”

Another potential insight of the research is on the basic mechanisms of meditation or focused breathing. “When you inhale, you are in a sense synchronizing brain oscillations across the limbic network,” Zelano noted. About this memory research article

Other Northwestern authors include Heidi Jiang, Guangyu Zhou, Nikita Arora, Dr. Stephan Schuele and Dr. Joshua Rosenow.

Source: Marla Paul – Northwestern University
Image Source: image is in the public domain.
Video Source: The video is credited to NorthwesternU.
Original Research: Abstract for “Nasal Respiration Entrains Human Limbic Oscillations and Modulates Cognitive Function” by Christina Zelano, Heidi Jiang, Guangyu Zhou, Nikita Arora, Stephan Schuele, Joshua Rosenow and Jay A. Gottfried in Journal of Neuroscience. Published online December 7 2016 doi:10.1523/JNEUROSCI.2586-16.2016 Cite This Article

Northwestern University. “Rhythm of Breathing Affects Memory and Fear.” NeuroscienceNews. NeuroscienceNews, 6 December 2016.


Nasal Respiration Entrains Human Limbic Oscillations and Modulates Cognitive Function

The need to breathe links the mammalian olfactory system inextricably to the respiratory rhythms that draw air through the nose. In rodents and other small animals, slow oscillations of local field potential activity are driven at the rate of breathing (∼2–12 Hz) in olfactory bulb and cortex, and faster oscillatory bursts are coupled to specific phases of the respiratory cycle. These dynamic rhythms are thought to regulate cortical excitability and coordinate network interactions, helping to shape olfactory coding, memory, and behavior. However, while respiratory oscillations are a ubiquitous hallmark of olfactory system function in animals, direct evidence for such patterns is lacking in humans. In this study, we acquired intracranial EEG data from rare patients (Ps) with medically refractory epilepsy, enabling us to test the hypothesis that cortical oscillatory activity would be entrained to the human respiratory cycle, albeit at the much slower rhythm of ∼0.16–0.33 Hz. Our results reveal that natural breathing synchronizes electrical activity in human piriform (olfactory) cortex, as well as in limbic-related brain areas, including amygdala and hippocampus. Notably, oscillatory power peaked during inspiration and dissipated when breathing was diverted from nose to mouth. Parallel behavioral experiments showed that breathing phase enhances fear discrimination and memory retrieval. Our findings provide a unique framework for understanding the pivotal role of nasal breathing in coordinating neuronal oscillations to support stimulus processing and behavior.

SIGNIFICANCE STATEMENT Animal studies have long shown that olfactory oscillatory activity emerges in line with the natural rhythm of breathing, even in the absence of an odor stimulus. Whether the breathing cycle induces cortical oscillations in the human brain is poorly understood. In this study, we collected intracranial EEG data from rare patients with medically intractable epilepsy, and found evidence for respiratory entrainment of local field potential activity in human piriform cortex, amygdala, and hippocampus. These effects diminished when breathing was diverted to the mouth, highlighting the importance of nasal airflow for generating respiratory oscillations. Finally, behavioral data in healthy subjects suggest that breathing phase systematically influences cognitive tasks related to amygdala and hippocampal functions.

“Nasal Respiration Entrains Human Limbic Oscillations and Modulates Cognitive Function” by Christina Zelano, Heidi Jiang, Guangyu Zhou, Nikita Arora, Stephan Schuele, Joshua Rosenow and Jay A. Gottfried in Journal of Neuroscience. Publish

Zie ook: Suiker, zout en vet Omega 3 in ons eten ADHD en voeding Alles over darmbacteriën Melk de witte sloper Voorkom depressie in je buik Suiker de sluipmoordenaar Tips voor broodbeleg Magnesiumtekort door maagzuurremmers

Een visie door Rik Hoste DO, About Osteopathy, december 2018

Dit artikel is gebaseerd op de presentatie die ik in oktober in Lyon bracht op het Open Forum van Osean (Osteopathic European Academic Network) over ‘Teaching Osteopathic Diagnostics’. Het is met name gebaseerd op de ervaring als osteopaat in mijn privépraktijk en in mijn sportmedisch lab, waar ik heel wat diagnoses stel in het kader van bewegingsanalyses bij sporters, en op de ervaring als docent osteopathie. Het is dan ook een zeer persoonlijke visie op het diagnostisch proces, en tegelijkertijd een weergave van wat het osteopathisch concept voor mij betekent. Diagnostiek in de Osteopathie is zeer omvattend.

De voordracht had ten doel een antwoord te formuleren op volgende vragen:

  • Wat is de rol van reductionistisch en holistisch redeneren in de osteopathische diagnostiek?
  • Waarom is een osteopathische diagnose veel meer dan enkel een diagnose van het volledige lichaam?
  • Hoe dienen we het holistisch concept te integreren in de osteopathische training over diagnosestelling?

Zoals we allemaal weten is een accurate diagnose doorslaggevend voor het best mogelijke behandelresultaat. Het is een complex proces met valkuilen en vaak gebaseerd op onzekerheden. De osteopaat zal een klinische redenering opbouwen, uitgaande van wetenschappelijke kennis over ziektes en hoe deze zich manifesteren in symptomen.

Het is met deze symptomen dat de patiënt naar ons komt. Deze zijn beïnvloed door

  • uitlokkende factoren (short term)
  • bezwarende factoren (long term)
  • toeval (“Bepaalde dingen gebeuren nu eenmaal.”)

Bepaalde van die factoren zijn bewust, maar andere, wellicht de meerderheid, zijn onbewust. Diagnostiek in de osteopathie is steeds vaker zichtbaar.

In het diagnostisch proces pogen we een logisch verhaal op te bouwen, waarbij we als osteopaat heel veel aandacht tonen voor de ‘big picture’ of de ‘whole’, gebaseerd op kennis, informatie uit de anamnese van de patiënt, ervaring, intuïtie, deductief en inductief redeneren. Maar de vraag blijft: Is dit ook de logica van de patiënt?

In de Early American Manual Therapy vinden we de uitspraak: “Osteopathic treatment is scientific in that it recognizes the relation between cause and effect in disease, and seeks to remove the cause rather than to treat the symptoms, the effects of the disease.” (Smith, 1919).

Ook Still (1910) poneerde de stelling: “Find and remove the cause, then the effect will disappear”.

Hoewel Russel al in 1913 verklaarde dat de notie van causaliteit geen deel uitmaakt van de moderne wetenschap, zien we dat heel wat osteopaten en de osteopathische geneeskunde in het algemeen sterk de nadruk blijven leggen op het (m.i. klassieke) oorzaak-gevolg denken.

Is dit oorzaak-gevolg kader deel van de osteopathische geneeskunde of behoort dit eerder tot een reductionistisch concept? En als we stellen dat osteopathie gebaseerd is op een holistische benadering, wat maakt dan eigenlijk het verschil?

Voor mij spelen beiden, holisme en reductionisme, een rol in het osteopathisch diagnostisch proces. We dienen namelijk een onderscheid te maken tussen letsel/pathologie aan de ene kant, en disfunctie aan de andere kant.

Bij een letsel of pathologie is er een reëel gevaar tot structurele schade, of in het slechtste geval is er zelfs levensgevaar. Wanneer we na de anamnese een vermoeden hebben van een mogelijk letsel of pathologie, dan moeten we al onze intellectuele capaciteiten inzetten in een reductionistisch redeneringsproces. Dit stukje van de diagnose is puur cognitief en gesteund door de kennis van evidence based guidelines. Het vermoeden van een pathologie leidt tot specifieke bijkomende klinische testen en andere technische onderzoeken. Het resultaat in geval van een positieve outcome is een evidence based therapie om de structuur of in het algemeen het leven te beschermen. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn als de patiënt een kind is met erge hoofdpijn en braken. Het klinisch beeld doet ons denken aan meningitis, en dus dienen we verder te onderzoeken op fotofobie, koorts, teken van Kernig, bloedparameters, e.d.

De volgende patiënt echter is een atleet met hielpijn. Wanneer er geen tekenen zijn, die verwijzen naar een mogelijk ernstige pathologie, dan is de specifieke diagnose van plantaire fasciitis, achillespeestendinitis of hielspoor, van weinig tot geen betekenis voor de osteopaat.

Waarom? Er is namelijk geen enkele voorspelbare relatie tussen de specifieke lokale diagnose en de meest aangewezen osteopathische behandeling!

Traumata, ziektes, operaties, … Al de informatie uit de voorgeschiedenis van de patiënt mag nooit of te nimmer het klinisch redeneren of de behandelingsrichting beïnvloeden. Hierbij kunnen we verwijzen naar alle mogelijke, vaak onbewuste, beïnvloedende factoren (die voor de meerderheid onbewust zijn). Veel aandacht schenken aan het verleden en het juiste tijdsverloop is zeer misleidend, omdat de patiënt veel gebeurtenissen niet meer weet, niet op de juiste plaats weet te zetten, aandacht schenkt aan bepaalde gebeurtenissen die net op dat moment bij hem/haar prioritair lijken, maar bij een volgend consult soms volledig genegeerd worden.

Niettemin is deze anamnese zeer belangrijk voor het algemene beeld. De manier waarop de patiënt over het verleden praat en de manier waarop hij/zij de vragen van de osteopaat beantwoordt, vertelt ons alles over wie hij/zij is en zijn/haar typologie. En deze informatie is cruciaal voor de osteopaat-patiënt relatie. In een holistische benadering is de manier van behandelen (bv. keuze van de technieken), evenals de verbale/non-verbale communicatie doorslaggevend om tot het beste behandelingsresultaat te komen.

In het tweede deel van de diagnose maken we een bilan van mobiliteit op, waarbij we zoeken naar het antwoord op volgende vragen:

  • Wat zullen we behandelen?
  • Wat zullen we eerst behandelen?

Daarvoor starten we met een standaardprotocol, waarbij we een globaal onderzoek doen van het volledige lichaam. Dit basisonderzoek is volledig onafhankelijk van de klacht van de patiënt. Het wordt gevolgd door meer specifieke testen in de regio’s waar we een disbalans ontdekten, en niet enkel en alleen op de plaats van de klacht of van de structuren waarvan we theoretisch uitgaan dat die een belangrijke plaats zouden kunnen innemen. De valkuil is dus dat ook hier een theoretisch redeneren gebruikt wordt voor de zoektocht naar de oorzaak van de klacht, en dit op basis van misleidende voorinformatie, vergelijkingen met andere casussen, etc. We zien maar al te veel dat osteopaten bij patiënten met veel aandacht zeer regionaal onderzoeken waar de klacht zich manifesteert en andere delen van het lichaam worden niet of met minder focus gediagnosticeerd. In dit geval is het dan ook niet mogelijk relaties te ontdekken tussen de verschillende structuren onderling en hun rol in de functie van het gehele lichaam.

Het menselijk lichaam is een complex adaptief systeem, wat betekent dat het onvoorspelbaar is. Het enkel en alleen apart observeren van de verschillende elementen in zo’n systeem, kan/mag nooit leiden tot een beoordeling van de relatie tussen deze elementen en van de functie van het lichaam in totaliteit.

Wat we dienen te behandelen en wat we eerst zullen behandelen, kan enkel en alleen bepaald worden door het lichaam van de patiënt zelf, en niet door theoretische overwegingen. Het belangrijkste middel om de behandeling te kunnen starten op een zinvolle manier is m.i. het gebruik van inhibitietesten.

De uitvoering van inhibitietesten kent verschillende modaliteiten. Dit kan op het vlak van mobiliteit, motiliteit en spanning. Op basis van mijn ervaring vind ik de ene al meer bruikbaar dan de andere, maar hierover uitweiden zou ons te veel in details brengen. In elk geval is het de bedoeling via deze testen alles te weten te komen hoe de verschillende disfunctionele structuren of regio’s zich op het moment (!) van de diagnose/behandeling verhouden tot elkaar. Deze benadering past binnen het concept van de eenheid van het lichaam, één van de basisprincipes van de osteopathische geneeskunde: Elke structuur kan beïnvloed worden door gelijk welke andere structuur, en dat via veel verschillende wegen.

Deze inhibitietesten zullen bepalen welke de

  • dirigerende dysfunctie(s) is (zijn) short term: dit is (zijn) de dysfunctie(s) die alle andere dysfuncties beïnvloedt (beïnvloeden) = divergentie;
  • gefaciliteerde dysfunctie(s) is (zijn) long term: dit is (zijn) de dysfunctie(s) die beïnvloed wordt(worden) door alle andere dysfuncties = convergentie.

De normalisatie van de dirigerende en gefaciliteerde structuren is ‘de’ tool om het zelf-genezingsmechanisme, een ander basisprincipe van osteopathie, te stimuleren.

Na elke normalisatie of behandeling, ben je genoodzaakt een nieuwe diagnose te stellen:

  • Welke dysfuncties zijn verdwenen?
  • Welke dysfuncties zijn gebleven?
  • Zijn er nieuwe dysfuncties aan de oppervlakte gekomen?
  • Wat zijn de nieuwe relaties tussen deze dysfuncties?

Verwijzend naar de theorie van de complexe adaptatieve systemen is het behandelresultaat niet voorspelbaar, waardoor telkens een nieuwe check noodzakelijk is.

Noch de diagnose, noch de behandeling, noch het resultaat van de behandeling zal enige vorm van evidentie over oorzaak-gevolg aantonen. Er is geen evidentie in de medische wetenschap. Je moet er dus ook niet naar zoeken, maar enkel vaststellen!

We zijn niet ziek, omdat we een ziekte hebben. Maar we zijn ziek, en als gevolg hebben we een ziekte. Dit wil zeggen dat diagnose zich moet focussen op het ziek-zijn, en niet op de ziekte en zijn specifieke symptomen.


Wat zijn de kenmerken van een holistische osteopathische diagnose? Bij letsel of pathologie is een reductionistische benadering aangewezen, die leidt tot een specifieke therapeutische actie. Bij disfunctie is de diagnose onafhankelijk van de symptomen en van de voorgeschiedenis. Deze houdt rekening met de typologie van de patiënt, bestaat uit een totaalonderzoek van heel het lichaam, probeert de onderlinge relaties tussen de dysfuncties te bepalen en behelst voortdurende nieuwe beoordelingen.

Het doel van de osteopathische diagnose is niet het vinden van ‘de’ oorzaak, of zelfs van ‘de’ oorzaak van alle oorzaken (multicausaliteit). Dit is namelijk gericht naar het verleden, en geeft geen enkele richting aan de behandeling.

Het doel is gericht naar ‘wat te behandelen’ en ‘wat te behandelen in eerste instantie’. Dit is gericht naar de toekomst, en dat lijkt mij heel wat zinvoller te zijn!

Wat is vervolgens het belang van dit concept voor het onderwijs betreffende de osteopathische diagnose? Er kan nooit of te nimmer plaats zijn voor module-onderwijs. Puur didactisch worden verschillende vakken gedoceerd, maar vanaf het begin van de opleiding moet er continu aandacht gegeven worden aan de interne relaties. Het onderwijs moet aandacht schenken aan alle basiswetenschappen, want daar vind je de kennis die noodzakelijk is om dit concept te kunnen uitvoeren. Er dient ruim aandacht te gaan naar de correcte interpretatie van elke diagnostische test. De valkuil is juist dat er op basis van theoretische kennis interpretaties volgen, die de test niet aangeven. Het aanleren van inhibitietesten is m.i. een belangrijke en noodzakelijke tool in het basisonderwijs van de osteopaat.

Zoals ik al in een eerder artikel heb aangegeven, kan ik best leven met de stelling dat osteopathie een complementaire geneeswijze is. Complementair, daar we inderdaad een bepaald behandelingsdomein hebben, waardoor bepaalde patiënten (bijkomend) nood hebben aan een andere vorm van geneeskunde.

Maar puur naar de geest is osteopathie voor mij een alternatieve geneeskunde. De ideeën rondom ziekte, ziek-zijn, gezondheid, diagnose, therapie, e.d. zijn op bepaalde vlakken zo anders zodat de osteopathische geneeskunde wel degelijk een echt alternatief is of zou moeten zijn.

Wens je meer concrete info rond de Bewegingsanalyses bij RUNNING AND MORE, raadpleeg dan de pagina Bewegingsanalyses.

Wens je een afspraak te maken voor een osteopathische screening, dan kan je die boeken via het online agendasysteem op de Homepage.

< Origineel artikel hier > Zie ook: Osteopathie bij PTSS Diagnostiek in de osteopathie Arthrose De mens achter de moleculen Voeding en gedrag