鼻子是一个独特的器官，因为它表现出不对称的气流，主要的气流在数小时内从一个鼻通道交替到另一个鼻通道。这种鼻气流的变化通常被描述为一个“鼻循环”，因为它可以是有规律的和相互的。许多个世纪以来，古老的瑜伽艺术一直在研究鼻呼吸，并发展了一些技术，通过使用应用在腋窝上的小拐杖（瑜伽器械）将鼻气流从一侧切换到另一边。瑜伽的信念是，鼻气流影响大脑活动取决于气流是通过右鼻或左鼻通道的优势；因此，通过瑜伽万达控制鼻气流，瑜伽学生可以控制大脑活动。
瑜伽丹达对鼻腔气流的影响已在不同研究中心的几项研究中得到证实，这种古老的做法现在得到了科学的支持：鼻腔气流的相互变化可能是由小拐杖或侧卧姿势施加在腋窝的压力引起的。然而，这是否会影响大脑活动仍然存在争议。
这篇综述考察了将鼻腔气流和大脑活动联系起来的证据，这些证据与两个当前的观点有关：第一，不对称的大脑活动导致不对称的鼻腔气流的说法，第二，不对称的鼻气流导致不对称的大脑活动的说法。
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不对称的大脑活动会导致不对称的鼻气流吗？
鼻腔气流控制。鼻气流的变化是由交感神经系统作用下鼻粘膜静脉的交替扩张和收缩介导的。对麻醉猫的研究表明，交感神经张力的中枢控制涉及脑干中交感神经神经元的集合，即所谓的“振荡器（oscillators）”。发现交感神经输出的主导地位从左向右振荡器交替，反之亦然，导致鼻气流的相互变化。
动物研究表明，整体控制发生在下丘脑水平，因为这里的电刺激会导致交感神经张力的整体增加和双侧鼻腔气流的增加。因此，下丘脑作为有节奏的鼻周期的发生器，下丘脑输出的增加或减少将对称地刺激脑干振荡器，但由于交感神经放电的相互差异，这些振荡器将不对称地影响鼻气流。皮质对下丘脑和脑干在鼻周期方面的影响尚未确定；然而，有一些证据支持皮质功能和鼻腔气流之间的联系，如下所述。
固有大脑不对称和鼻腔气流。大脑半球表现出功能和结构不对称；例如手部偏好。Searlman及其同事在2005年根据观察到的侧向偏好通常是一致的（例如左撇子倾向于左脚、左眼等），提出了鼻腔气流与惯用手之间的相关性。他们发现，在近60%的时间里，优势鼻孔与优势手呈正相关。然而，这项研究只涉及在短时间内监测的一小部分队列，并且如前所述，鼻腔气流模式存在很大差异。在其他对健康个体的观察性研究中没有注意到这种现象，这让我们感到很不寻常。鉴于90%的人口是右撇子，另一项研究似乎很可能会记录下优势右鼻孔的发现，即使只是偶然的。
在某些神经发育和精神疾病中，如自闭症和精神分裂症，左撇子或不一致的手性似乎比预期的更普遍，这可能与大脑侧化异常有关。一项研究分析了自闭症儿童的手部偏好和鼻腔气流，发现大多数是左撇子，在大多数时候都是左鼻孔占主导地位。另一项针对右撇子精神分裂症患者的研究显示，与对照组相比，该组患者的左鼻孔优势显著增加。事实上，用手是一个连续体，有左手和右手的程度。此外，不同的测量方法在研究中没有标准化，这使得解释变得困难。还应注意的是，上述研究包含的样本量较小，可能存在未得到控制的混杂因素，如使用精神活性药物。
大脑不对称和鼻腔气流波动。大脑半球活动有节奏、自发波动的想法最早出现在20世纪60年代。在发现快速/非快速眼动睡眠周期后，克莱特曼于1967年提出，这种现象是“基本休息-活动周期”的夜间部分，该周期涉及大约每90分钟一次的大脑活动波动（一种传统的节律）。然而，这些大脑活动变化的确切性质仍然存在争议，并且已经提出了相互矛盾的结果。
基于基本的休息-活动周期理论，提出了鼻腔气流交替模式与大脑活动交替波动之间的相关性。Werntz等人在1983年发现，根据19名受试者的鼻气流测量，在主鼻孔对侧半球的脑电图活动相对较大。一项涉及126名右撇子参与者的大型研究发现，在右鼻孔占主导地位时，口头任务的表现有增强的趋势，在左鼻孔占优势时，空间任务的表现也有增强的倾向（即鼻孔占优势与对侧半球之间的联系）。然而，脑电图研究尤其难以解释，并且具有不同的分析方法，具有高度的个体间变异性。
图1：解释大脑活动对鼻气流影响的模型。交感神经系统的整体交替（“SNS”）输出在一段小时控制从下丘脑，和交感神经流出的不对称性是由脑干振荡器的活动作为触发器机制，每个中心抑制其他中心的活动，只有一个中心的活动在任何时候占主导地位。大脑皮层的较高中心也可能影响鼻气流，导致不对称。+VC=阳性；−VC=阴性
不对称的鼻气流会导致不对称的大脑活动吗？
鼻气流的感觉是通过刺激鼻三叉神经末梢来提供的，以检测鼻黏膜的冷却，就像在吸气时发生的那样。纯粹的三叉神经刺激已被证明会增加睡眠中的唤醒频率和持续时间，而嗅觉刺激则没有看到任何影响。因此，鼻部气流刺激似乎可以影响大脑活动。下面将讨论进一步的证据。
鼻腔换气过度和癫痫发作。研究表明，深呼吸可以激活癫痫发作，引发癫痫活动。虽然这之前被解释为低碳酸血症导致血管收缩和脑缺血，但实际上可能与气流刺激鼻黏膜有关。在动物研究中，将空气吸入鼻腔已被证明会引发大脑中的癫痫区域。在某些类型的人类癫痫中，鼻过度通气比口服过度通气更有可能刺激癫痫脑电图活动，单侧鼻孔呼吸对同侧半球的异常有更大的影响。在对上鼻道周围的鼻粘膜应用局部麻醉剂后，这种效果被抑制了。这种现象的确切机制尚未完全确定；然而，上述研究的作者提出了一种反射，涉及鼻气流对嗅觉神经的刺激。
单侧强迫鼻孔呼吸。单侧强制鼻孔呼吸的不对称鼻气流，其中一个鼻孔被受试者手动或用棉花堵塞，已被用于分析不对称鼻气流对大脑的影响，通过脑电图活动和认知表现进行测量。事实上，这些概念在古代瑜伽练习中有其基础，并且有相当多的文献讨论瑜伽中使用的鼻呼吸方法及其对情绪和认知的影响。
几项研究表明，单侧强迫鼻孔呼吸会影响自主神经系统，例如通过改变心血管参数。在一项针对五名受试者的研究中，单侧强迫鼻孔呼吸导致了优势半球的移动，这是通过相对较大的脑电图活动来衡量的，通常在2分钟内。其他研究使用半球特定任务来衡量认知表现，因为言语任务反映左半球活动，空间任务反映右半球活动。结果相互矛盾。一项研究发现，右侧单侧强迫鼻孔呼吸对语言测试成绩有显著改善，左侧单侧强迫鼻孔呼气对空间测试成绩有改善。其他人发现，左单侧强制鼻孔呼吸显著改善了右半球的表现，而右单侧强制鼻孔通气则没有效果。另一种相反的效果也有报道，其中单侧右鼻孔强制呼吸改善了左半球的表现，但单侧左鼻孔强制呼吸没有效果。几项研究未能表明单侧强迫鼻孔呼吸对脑电图测量或认知能力有任何影响。据报道，单侧强迫鼻孔呼吸也会影响情绪反应。
这些研究往往难以准确解释，结果也相互矛盾。问题包括样本量小、测量认知表现的方法不同以及未能考虑手性等潜在的混杂因素。
根据对自闭症儿童总体左鼻孔优势的观察，有人认为，这一群体中常见的视觉空间能力增强和言语发育不足可能是由于主要由左鼻腔气流持续刺激右半球造成的。如果这是真的，那么现在似乎已经确定了单侧鼻塞（如鼻中隔偏曲）与自闭症之间的相关性。Shannahoff Khalsa和他的同事在多篇文章中提出，单侧强迫鼻孔呼吸有可能成为精神疾病的非侵入性治疗方法，并记录了一名精神分裂症女性左鼻孔优势与幻觉发生之间的相关性。单侧强迫鼻孔呼吸也可能对中风患者的言语恢复有益。
图2：解释鼻腔气流对大脑活动影响的模型。鼻腔气流刺激，如单侧强迫鼻孔呼吸，会刺激鼻子一侧的三叉神经末梢。传输温度信号的三叉神经神经元在三叉神经脊核中形成突触，然后穿过中线，通过脑干向上移动到丘脑。通过脑干网状结构，鼻腔气流刺激可导致两个大脑皮层的觉醒和大脑活动增强。研究表明，最大的刺激作用发生在鼻腔气流刺激对侧的半球。
鼻腔气流如何影响大脑活动的模型。图2所示的模型总结了本节中提出的证据和想法。吸入的空气刺激由三叉神经支配的鼻粘膜中的冷受体，提供鼻腔气流的感觉。环境感官刺激，如噪音或气味，可以增强觉醒，这种效果是由网状结构介导的，网状结构是脑干中参与觉醒和意识的区域。动物研究中的脑电图变化表明，将空气吸入鼻子会导致觉醒增加。因此，鼻腔气流刺激，如吹入空气或单侧强迫鼻孔呼吸，可以激活网状结构并增加觉醒，导致脑电图变化，并可能改善认知表现。有证据表明，同侧和对侧都有刺激作用。然而，我们提出，单侧鼻腔气流刺激更有可能对两个大脑半球都有激活作用，但对一侧的影响更大。当传递温度信号的三叉神经神经元穿过髓质中线时，似乎合乎逻辑的是，最大的影响会出现在对侧。
多项研究已证实，鼻腔气流不对称，全天自发波动。高级中枢和皮质组织在控制鼻腔气流中的作用仍然不确定，有一些相互矛盾的理论提出。例如，如果鼻腔气流优势与手部偏好相关，那么它也不可能与大脑活动的波动性超昼夜节律相关，因为手部偏好是固定的。
基于古代瑜伽呼吸技巧，有证据表明，改变鼻腔气流会影响大脑活动。考虑到对癫痫患者和睡眠期间觉醒的研究证据，似乎鼻腔气流刺激对大脑有某种激活作用。将此置于日常环境中，走出户外并通过鼻子吸入冷空气通常会让我们感到更加警觉，薄荷醇对鼻受体的冷却作用也有类似的效果。在维多利亚时代，嗅觉盐被用来唤醒昏迷的病人，甚至现在一些运动员在比赛前也会使用嗅觉盐作为兴奋剂。
讨论
鼻腔气流和大脑半球活动之间相关性的一种拟议机制涉及交感神经系统，部分得到了单侧强迫鼻孔呼吸期间发现的其他自主效应的支持。由于连接鼻子和下丘脑的自主神经纤维不会交叉，因此鼻血管的血管收缩被认为反映了同侧大脑半球的同时血管收缩，导致同侧脑血流减少，而对侧脑血流相对增加。通过这种方式，增加的血流量可以改善认知功能，这可以通过半球特定任务的表现来衡量。然而，我们质疑这一理论的生理基础。任务表现已被证明可以增加两个半球的整体血流量；更具体地说，言语任务会导致血流的左侧化，空间任务会导致右手受试者的右侧化。由于大脑自动调节的作用，在没有病理学的情况下，交感神经系统对脑血流的影响被认为是最小的。事实上，虽然星状神经节的阻断（即交感神经活动的抑制）增加了颅外血管的血流量，但对颅内没有影响。
因此，我们提出了一种不同的机制来研究鼻腔气流对大脑活动的影响，如图2所示，该机制结合了鼻腔气流刺激通过网状结构对大脑皮层的激活作用。一个主要的挑战是，鼻腔气流刺激大脑半球的侧向性尚不清楚，一些研究表明存在同侧反应，而另一些研究则表明存在对侧反应。嗅觉神经纤维不会交叉，因此主要刺激同侧皮层，而传递温度信号的三叉神经纤维在穿过脑干之前会穿过中线。三叉神经检测鼻腔气流，但由于无意中存在嗅觉刺激，实验性吹入空气可能会刺激嗅觉神经。此外，除非三叉神经也受到刺激，否则嗅觉皮层无法感知刺激的偏侧性。与对鼻粘膜应用局部麻醉剂相关的鼻气流引起的EEG刺激的抑制32更暗示三叉神经受累。尽管睡眠研究表明，三叉神经刺激会引起觉醒，但这种刺激是一种刺激物（二氧化碳），因此很难与单侧强迫鼻孔呼吸中的鼻腔吸气进行比较。
鼻腔气流可能会引起双侧皮质刺激，对一侧的影响更大。对麻醉猫网状结构的实验性刺激会引起EEG变化，表明警觉性提高，在较低水平的刺激下，这种效应仅在同侧半球可见。目前尚不清楚三叉神经或嗅觉神经是否参与了这一机制。
总结：
古代瑜伽中的呼吸控制练习被认为可以促进健康和幸福，改善血液循环，并为集中注意力做好准备。虽然这一概念可能遭到了科学界的怀疑，但它激发了对鼻呼吸对认知影响的临床研究。越来越多的证据表明，鼻腔气流会影响大脑活动；然而，其机制、程度和意义仍有争议。
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