呼吸のコントロールが人生を変える：ゆっくり呼吸の心理生理学的相関に関する系統的レビュー
How Breath-Control Can Change Your Life: A Systematic Review on Psycho-Physiological Correlates of Slow Breathing

主な調査結果の要約

我々は、東洋と西洋の緩徐呼吸法の心理生理学的効果に関する文献をレビューし、心理学的および行動学的な有益な効果の基礎となる生理学的メディエーターを明らかにすることを目的とした。我々は、緩徐呼吸法を受けた健康な被験者において、生理学的パラメータと心理学的／行動学的結果との間に関係があるという、限定的ではあるが興味深い証拠を発見した。収集されたエビデンスの少なさは、調査された技法と被験者の選択基準の異質性に起因することがほとんどであることを強調しておかなければならない。その結果、場合によっては、異なる研究から得られた結果が矛盾した結論につながることもある（表4参照）4)。さらに、生理学的変化と心理学的/行動学的結果との相関関係を明示的に推定した研究はなかった。ただし、Park and Park（2012)は、（緩徐呼吸法中の）HRVおよびEEG関連の生理学的変化と安定した性格特性との相関関係に着目しており、緩徐呼吸法に直接関連する心理学的/行動学的状態の変化には着目していない。このような制約があるにもかかわらず、特定の心肺および中枢神経系パラメータと、心理学的/行動学的な肯定的な結果とを比較したところ、いくつかの共通した傾向が確認された。

ゆっくりとした呼吸法(スローペース呼吸とHRVバイオフィードバックの両方に関連)は、HRVとRSAを増加させることによって心肺系と相互作用するようであり、副交感神経系の強い関与を示唆している(Reyes del Paso et al.,1993; Berntson et al.,1997)。HFとLFのパワーを考慮すると、主に呼吸頻度に依存して、異質で矛盾した結果が得られた：ParkとPark(2012)、Starkら(2000)は、HFパワーの増加(ゆっくりとした呼吸法対コントロール条件)を観察したが、他の研究では、変化がないか(Siepmannら、2008; Kharyaら、2014; Linら、2014)、あるいはHFパワーが減少している(Lehrerら、2003)。さらに、Sakakibara ら(2013) は、睡眠前に HRV Biofeedback セッションを受けると、翌日の睡眠中の HFが増加することを明らかにしています。LFパワーを考慮した場合、一群の研究では、緩徐呼吸法とコントロールの比較で増加がみられたが(Stark et al.,2000; Lehrer et al.,2003; Edmonds et al.,2009; Lin et al.,2014; Van Diest et al.,2014; Gross et al.,2016)、他の著者は、2つの条件間で差はみられなかった(Park and Park,2012; Kharya et al.,2014)。

すなわち、ゆっくりした呼吸法（6b/分付近）におけるHRV-SDNNパワーおよびLFパワーの増加と、不安の減少（Gruzelier et al. 2014)、リラクゼーションの副作用（Lehrer et al.,2003)、覚醒（Van Diest et al.,2014)と共に、容易さと快適さの増加（Edmonds et al.,2009)、リラックス（Lin et al.,2014)、ポジティブなエネルギーと快感（Van Diest et al).はHRVとLFパワーの増加が、ゆっくり呼吸法の心理学的/行動学的な肯定的結果に関連する重要な生理学的基質である可能性があるという仮説を立てた。しかし、上記の研究では、セッション直後ではなく、ゆっくり呼吸法を行っている間にHRVの特徴を測定しているという事実を強調しておくことが重要である（Lehrerら、2003の顕著な例外を除く）。なぜなら、6 b/分のゆっくりした呼吸は、LFパワー帯域の呼吸周波数における振動を増幅する可能性があるからである。(Aysin and Aysin,2006)。しかし、Lehrer ら(2003年)の研究は、セッション後の安静期には HRV パワーが高値を維持し、その間に呼吸周波数が通常に戻るという証拠を示している。

中枢神経系を考慮すると、頭皮脳波活動を考慮した場合、ゆっくりとした呼吸法は、しばしばアルファパワーの増加とシータパワーの減少（Fumoto et al.Yu et al.(2011)は、近赤外分光法で測定した結果、前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度が上昇していることを報告している。さらに、唯一のfMRI研究（Critchleyら、2015）では、ゆっくりとした呼吸法は、自発的な呼吸に関連する領域である前頭前皮質、運動皮質、頭頂皮質だけでなく、体内状態の調節にも関与する領域である大脳皮質下領域、視床、傍脳下核、脳橋周囲灰白、視床下部でもBOLD活性を増加させることがわかった。さらに著者らは、島皮質の活性化がHRVパワーと反相関関係にあることも発見した。ゆっくりとした呼吸法によって中枢神経系の活動を調節し、脳波のアルファパワーを増加させ、脳波のシータパワーを減少させることは、心理学的/行動学的転帰を考慮した場合、活力を向上させ、不安、抑うつ、怒り、混乱を軽減するという肯定的な転帰と確実に関連することが判明した（Fumoto et al.）

このシステマティックレビューで報告された結果から、ゆっくり呼吸法の心理生理学的モデルの構築を試みることができる。一般的に、ゆっくり呼吸法は自律神経、大脳、心理的柔軟性の相互作用を高め、感情のコントロールと幸福感の両方に関連する副交感神経と中枢神経系の活動を結びつける。ゆっくりとした呼吸法は、迷走神経活動を媒介として、交感神経系に対して副交感神経系の優位を促進するようである（Streeterら、2012;Brownら、2013)。迷走神経は、消化器系、循環器系、肺系から中枢神経系に至るまで、迷走神経終末核を介して相互受容情報を伝達する。循環器系における迷走神経緊張の亢進は、HRV パワーと RSAの両者の増加によって反映されます。HRVの変調は呼吸頻度に大きく依存し、呼吸の緩徐化に伴って増加する。(Song and Lehrer,2003)。RSA は、副交感神経活動の確実な指標として一貫して考えられており、(Reyes del Paso et al. (1)吸気時の胸腔内圧の低下により静脈還流の増加が促進され、それが伸張受容体によって登録され心拍数の増加を引き起こす（ベインブリッジ反射、Bainbridge,1915)、(2)肺C線維求心性神経の刺激による迷走神経性心臓遠心性活動の抑制（Shykoffら,1991; Hornerら,1995; De Burgh Daly,2011)。ホメオスタシスの調節と酸素摂取の改善（Hayano et al.,1996; Yasuma and Hayano,2004)、および緩徐呼吸法における肺ガス交換（Bernardi et al.）この枠組みにおいて、呼吸リズムの緩慢とRSAの増加を関連付ける一貫した証明が見つかった（Van Diest et al.）Jerathら(2006)は、副交感神経系の活動が優位であることを説明する、別の遅い呼吸法に関連したメカニズムを仮定した。彼は、肺の伸張受容体（すなわち、ヘリン・ブロイヤー反射）と肺結合組織（線維芽細胞）の伸張の関与を仮定した。線維芽細胞の活動は、伸張受容体と過分極電流の緩徐な適応を促進するため、肺組織の伸張は実際に抑制性シグナルを生み出す（Matsumoto et al., 2000;Kamkin et al., 2005)。

通常、9～10b/minのゆっくりした呼吸法は、HFパワーの増加と関連している（Starkら、2000;Park and Park、2012)：注目すべきは、HFパワーは通常、副交感神経活性化の指標と考えられていることである（Task Force of the European Society of Cardiology the North American Society of Pacing Electrophysiology、1996)。逆に、遅い呼吸（約6b/分）はLFパワーを増加させ（Starkら、2000;Lehrerら、2003;Edmondsら、2009;Linら、2014;Van Diestら、2014)、通常は交感神経の活性化と関連している（Vincentら、2008)。しかし、すでに述べたように、非常に低い呼吸周波数がLFパワーの周波数間隔（0.04-0.15Hz）と重なり、パワーの「偽陽性」増加を引き起こす可能性があるため、これらの結果の解釈はそれほど単純ではありません（Aysin and Aysin,2006)。

その後、副交感神経優位へのシフトは、孤束核を介して中枢神経系に伝えられ、孤束核は傍上腕核を介して視床と辺縁系に投射を送る（Streeterら、2012;Brownら、2013)。この枠組みにおいて、Critchleyら(2015)は、ゆっくりとした呼吸法中の島部BOLD活動とHRVの間に反相関があることを発見した。

同時に、ゆっくりとした呼吸法は、呼吸リズムの能動的な制御を目的とした呼吸モニタリングへの自発的な注意のシフトに由来する脳のトップダウンプロセスによって必然的に駆動される。こうしたトップダウン過程の性質は、Gardら（2014)が開発したヨガのモデルから推測することができる。ヨガは身体的・精神的実践を含むより複雑な規律であるが、ゆっくりとした呼吸法といくつかの顕著な共通点がある。Gardのモデルでは、ヨガは注意力、ワーキングメモリ、実行モニタリングといったトップダウン的な要素を含んでいるのではないかという仮説が立てられている。これらの機能に関連する脳のネットワークは、背外側前頭前皮質と後頭頂皮質の両方を含む中央実行ネットワーク（Gouldenら、2014)と、背外側前頭前皮質と前帯状皮質、下前頭接合部、前補足運動野、頭頂溝を含む前頭-頭頂ネットワークである（Seeleyら、2007;Vincentら、2008;Hardingら、2015)。Taylorら（2010)は、ゆっくりとした呼吸法のような心身療法（すなわち、心と身体の機能的なつながりに焦点を当てた技法）に関するレビューの中で、これらの実践の基本的な基盤として、実行恒常性ネットワークの存在を示唆している。このネットワークには、前帯状皮質、前頭前皮質、島皮質が含まれ、生理的自己認識と認知調節に関与する領域である。この仮説は、Critchleyら（2015）やYuら（2011）によって部分的に支持されている。彼らは、ゆっくりとした呼吸法を行う際に、前頭前皮質、運動野、補足運動野、頭頂皮質のBOLD活性化を発見している。

脳波レベルでは、ゆっくりとした呼吸法は、シータ活動の減少とアルファ活動の増加と関連している。アルファパワーの増加は、マインドフルネスの神経生理学を扱った最近の系統的レビュー（Lomas et al.われわれは、ゆっくりとした呼吸法中に起こる漸進的な感覚脱神経が、アルファの増加とDMN同期の上昇の両方を可能にする内向きの注意シフトを誘発するという仮説を立てた。視床はアルファ域のバーストモード活動に強く関与しており、シータリズムの基礎となっているような他のペースメーカーの発現を妨げている。この仮説によると、瞑想状態が深まると、シータリズムが出現し、そのオフ期間によって意識状態を変化させる基本的な役割を果たす。

予期せぬことに、ゆったりとした呼吸法の研究の大半は、意識状態に対するゆったりとした呼吸法の影響を直接調査していない。我々の知る限り、呼吸に関連した意識状態の変化を分析した研究は1つしかないが、それは速い呼吸法を採用していた（Holotropic Breathwork, Rock et al.,2015)。特にDMNは、瞑想（Brewer et al., 2011)、サイケデリック物質（Carhart-Harris et al., 2014)、睡眠（Chow et al., 2013)によって誘発される意識状態の変化に関連することが判明している皮質構造の集合である。

ゆっくりとした呼吸法と意識の関連を説明するもう一つの神経生理学的枠組みは、嗅球が発揮する視床と皮質の活動の微調整に関連している。この構造の神経パターンは、鼻孔呼吸中の嗅上皮の機械的刺激によって調節される（Fontanini and Bower,2006; Piarulli et al.）すべての研究で明記されていないとしても（表3参照）3）、ゆっくりとした呼吸法の大半が鼻呼吸を介して行われていることはもっともである（Jerath et al.）さらに、歴史的に指摘されているように（Ramacharaka,1903)、鼻孔呼吸はあらゆる形式の瞑想の基本的な側面である。動物モデルや特定のプラーナヤーマの技法に関する研究から、鼻呼吸は、機械的刺激と化学的刺激の両方に敏感な上鼻孔にある受容体を通して、自律神経系と脳活動の両方を調節できることが示唆されています（Wrobel and Leopold,2005; Buonviso et al.）動物モデルとヒトを対象とした初期の研究では、鼻腔粘膜の麻酔によって消失する、胸部呼吸活動とは独立した鼻腔刺激と脳活動との直接的な関係が見いだされた（Adrian,1942; Hobson,1967; Servít and Strejckovà,1976; Servit and Strejckovà,1979; Kristof et al.）より最近の研究では、多くの脳の皮質および皮質下領域において、呼吸数と同じ周波数で有意な振動が存在することが示された。この振動は気管切開後に消失し、鼻腔にリズミカルなエアパフを送り込むことによって、胸式呼吸とは無関係に回復した。これらの領域には、嗅球、梨状皮質、体性感覚皮質、前頭前皮質、海馬が含まれる（Fontanini et al. 2014; Viczko et al.,2014; Yanovsky et al.,2014; Lockmann et al.,2016; Nguyen Chi et al.,2016; Biskamp et al.,2017; Liu et al.,2017; Wu et al.,2017; Zhong et al.,2017)。鼻孔呼吸が梨状皮質、扁桃体、海馬の活動に及ぼす調節効果は、ヒトにおいて明確に実証されている（Zelanoら、2016）。

これらの証拠に基づき、最近発表された私たちの研究室からの研究（Piarulli et al.,2018)では、嗅覚上皮の超低速機械刺激により、主にDMN構造を含む大脳皮質全体にわたってデルタシータ脳波活動の増強が誘発され、全体的な情報の流れの方向性が後前方から前後方へと反転し、深い瞑想状態で経験されるものと現象的に重なる意識変容状態に関連することが明らかになった。

これらの結果を総合すると、鼻刺激は、ゆっくりとした呼吸法と脳・自律神経活動、心理・行動学的アウトプットの間の基本的なつながりを示していることが確認された。今後の研究では、この仮説を検証することを目的とし、鼻呼吸を行ったときの緩徐呼吸中の脳活動と口呼吸中に検出された脳活動を比較することも考えられる。