Cuối cùng các nhà nghiên cứu cũng tìm ra bằng chứng khoa học cho hiện tượng này. Họ cho rằng có một nhóm nhỏ tế bào thần kinh trong não chuột liên kết hơi thở với cảm giác bình tĩnh.
Các nghiên cứu chỉ dừng lại ở chuột và chưa được thí nghiệm trên cơ thể người. Tuy nhiên, vì não chuột có nhiều điểm tương đồng với não người nên đây là khởi đầu tốt để giải thích việc suy ngẫm và thiền định có liên quan đến cảm giác bình tĩnh và hưng phấn.
Mark Krasnow - nhà nghiên cứu hàng đầu của Trường Y khoa Đại học Stanford nói: "Nghiên cứu này rất hấp dẫn vì nó cung cấp sự hiểu biết về cách thức hoạt động của tế bào và phân tử".
Nhóm các tế bào thuộc về khu phức hợp tiền Botzinger (pre-Botzinger complex) - một vùng nơ-ron nằm sâu não. Mỗi lần chúng ta hít vào hay thở ra, những nơ-ron này sẽ sáng lên nhịp nhàng, giống như một máy điều hòa nhịp thở.
Cấu trúc này lần đầu tiên được phát hiện ở chuột vào năm 1999, sau đó một cấu trúc tương tự cũng được tìm thấy ở người.
Krasnow cho biết: "Ở một số khía cạnh, công việc của những nơ-ron đóng vai trò như máy tạo nhịp thở này khó khăn hơn các nơ-ron thực hiện co bóp trong cơ tim.
Tim thì đập liên tục và một chiều, từ chậm đến nhanh, còn hơi thở thì khác nhau ở những trạng thái khác nhau, như khi con người bị kích động, thở dài, ngáp, thở hổn hển, ngủ gật, cười, khóc nức nở…".
Ông nói thêm: "Chúng tôi tự hỏi, liệu các phân họ khác của nơ-ron trong trung tâm kiểm soát hô hấp có đảm nhiệm việc tạo ra những hơi thở khác nhau hay không?".
Năm ngoái, Krasnow và nhóm của ông đã tìm ra bằng chứng cho thấy một nhóm nơ-ron nhỏ trong khu phức hợp tiền Botzinger có chức năng tạo ra tiếng thở dài. Không có chúng, chuột không bao giờ thở dài và khi chúng được kích thích, chuột thở dài liên tục.
Trong nghiên cứu mới nhất, họ tìm thấy một nhóm các tế bào thần kinh riêng biệt có nhiều chức năng hơn. Dường như chúng điều chỉnh trạng thái bình tĩnh và hưng phấn theo phản hồi của các hơi thở.
Để tìm ra điều này, nhóm nghiên cứu nhận diện được hai mốc di truyền gọi là Cdh9 và Dbx1. Chúng hoạt động trong khu phức hợp tiền Botzinger và có liên quan đến hơi thở.
Thật thú vị là những con chuột không có các nơ-ron này vẫn hít thở bình thường, nhưng có điểm khác biệt là chúng hít thở chậm hơn những con chuột bình thường.
Kevin Yackle, một trong những nhà nghiên cứu của trường Đại học California, San Francisco cho hay:
"Lúc đầu chúng tôi đã rất thất vọng. Nhưng sau vài ngày, chúng tôi nhận thấy một điều kì lạ, những con chuột không có tế bào thần kinh Cdh9 và Dbx1 đều bình tĩnh một cách bất thường so với những con chuột khác. Chúng có thở nhưng tốc độ chậm hơn nhiều".
Yackle cho biết thêm: "Nếu bạn đặt những con chuột vào môi trường mới, nó sẽ kích thích việc đánh hơi và khám phá của chúng. Tuy nhiên, chuột chỉ ngồi im. Điều này chứng tỏ, chúng đang ở trạng thái suy nghĩ. Chúng tôi đã rất ngạc nhiên".
Sau khi điều tra thêm, nhóm nghiên cứu tìm ra bằng chứng cho thấy các nơ-ron đã hình thành các mối liên hệ với locus coeruleus - đây là một vùng của thân não liên quan đến các kích thích và cảm xúc. Nó là nguyên nhân khiến chúng ta giật mình vào nửa đêm và gây ra lo lắng, phiền muộn.
Nhóm nghiên cứu kết luận, thay vì điều chỉnh hơi thở, nhóm nơ-ron này phản hồi lại và thông báo các phát hiện của chúng cho locus coeruleus. Từ đây nó có chức năng điều chỉnh tâm trạng của chúng ta tương thích với các phản ứng.
Krasnow cho biết: "Nếu có thứ gì đó làm suy yếu hay kích thích hơi thở của bạn, bạn cần phải biết ngay. 175 nơ-ron này sẽ nói cho bạn biết phần còn lại của bộ não đang hoạt động như thế nào? Điều này rất quan trọng".
Trong một bài báo gần đây, nhà nghiên cứu thần kinh học Antoine Lutz của Viện Y tế Quốc gia Pháp phát biểu:
"Bất kì hình thức tập luyện nào - từ yoga đến thiền định đều đóng vai trò tích cực trong quá trình hô hấp. Và chúng ta có thể tác động vào khu phức hợp tiền Botzinger để điều chỉnh một số khía cạnh của sự kích thích".
Các nhóm nghiên cứu khác vẫn tiến hành các thí nghiệm này trên chuột và cuối cùng là con người. Trong khi đó, Krasnow và nhóm của ông đang tiếp tục hiểu rõ hơn về những bí mật khác đang bị che giấu trong khu phức hợp tiền Botzinger.
Feldman cho biết: "Khu phức hợp tiền Botzinger dường như đóng một vai trò quan trọng trong việc hít thở và kích thích cảm xúc, giống như trong lúc thiền định.
Chúng tôi hy vọng rằng sự hiểu biết về chức năng của nó sẽ dẫn tới các liệu pháp chống stress, trầm cảm và những cảm xúc tiêu cực khác".
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science