Selected Breathing Techniques to Be Performed During Performance and Training

Selected Breathing Techniques To Be Performed During Performance And Training  _____________________________________________________________________________________________________________ 

Martin Gladu        During performance  Diaphragmatic Breathing (Lower Lung Breathing)  Sawman’s Instant Recovery Breath (Al Lee’s Pressure Breathing)  Tactical Breathing (Combat Breathing)  Cleansing Breath  Dan Brulé’s Coming Home Breath  Hyperventilation (Elevated Breathing)  Al Lee and Don Campbell’s Performance Breathing  Buteyko  Burst Breathing (Systema)    During training  Box Breathing  Wim Hof’s Breathing Technique  Ujjayi (Victorious Breath)  Bhastrika (Bellows Breath)  Sitkari (Hissing Breath)  Sitali (Cooling Breath)  Kapala bhati (Abdominal Pumping)  Bhramari (Humming Bee)  Murccha  Nadi Shodhana (Alternate Nostril Breathing)  Moon Breat and Sun Breath  Buteyko Method  Agni Pran (Breath of Fire)  Retention Breath  4‐7‐8  1:2  Hypoventilation training    Understanding breathing                       

2 During performance      Diaphragmatic Breathing  aka Adham Pranayama, Abdominal Breathing, Lower Lung Breathing    In = Mouth, let the abdomen rise  Out = Mouth, let the abdomen fall    Note : Deep breathing has been shown to increase activity of the parasympathetic nervous  system, which is the system opposite our “fight, flight or freeze” response. The  parasympathetic nervous system is the one responsible for a calmer, more tranquil  demeanor.    ~~~~~    Sawman’s Instant Recovery Breath (Former US Navy SEAL Craig Sawyer)  aka Al Lee’s Pressure Breathing    In = Nose, deep and forceful  Out = Mouth, for as long as you can (option : with pursed lips and deflating cheeks)    Note : The pursed lips trick, according to Al Lee, puts pressure on the vagus nerve at the back  of the throat, which triggers many anxious symptoms.    ~~~~~    Tactical Breathing (Lt. Col. David Grossman)  aka Combat Breathing, Autogenic Breathing, Square Breathing    In = Nose, four seconds, from the diaphragm, with abdominal expansion  Hold = four seconds  Out = Mouth, four seconds  Hold = four seconds  Repeat four times    ~~~~~    Cleansing Breath    In = Nose, deeply  Hold = one or two seconds  Purse lips  Out = Mouth, forcefully, in short little bouts, until no air left in the lungs    ~~~~~   

3 Dan Brulé’s Coming Home Breath    In = Nose, longly and deeply (bring in fresh new energy)  Out = let go with one big, soothing and luxurious sigh of relief. Let your muscles go, let your  joints go, let your thoughts go.    ~~~~~    Hyperventilation  aka Elevated Breathing    Repeated high‐intensity sprints incur substantial anaerobic metabolic challenges and create  an acidic muscle milieu that is unfavorable for subsequent performance. Hyperventilation,  resulting in respiratory alkalosis (i.e., decreased blood pH), acts as a compensatory  mechanism for metabolic acidosis. Sakamoto et al (2014) found that “hyperventilation  implemented during recovery intervals of repeated sprint pedaling attenuated performance  decrements in later exercise bouts that was associated with substantial metabolic acidosis.”    The experiment : 10 sets of 10‐second maximal pedaling on a cycle ergometer with a 60‐ second recovery between sets. Hyperventilation (60 breaths per minute and end‐tidal partial  pressure of CO2 maintained at 20–25 mm Hg) was performed 30 seconds before each sprint  set.    Note : Elevated Breathing causes oxygen deficiency. The cause of oxygen deficiency is not  due to the lack of oxygen presence, but to the lack of carbon dioxide retention.    ~~~~~    Al Lee and Don Campbell’s Performance Breathing    In = Nose, two seconds  Hold = two seconds  Out = Nose, four seconds    Note : Al Lee recommends that athletes slow their breath as much as possible.    ~~~~~    Burst Breathing (Systema)  aka Saving Breath    In = Nose, short, sharp bouts  Out = Mouth, long    ~~~~~       

4 Buteyko    Breathe less ! Breathe through the nose as much as possible. Breath retention.    ~~~~~      During training      Box Breathing  aka 4‐Part Breathing    In = Nose, five seconds  Hold = five seconds  Out = Nose, five seconds  Hold = five seconds    ~~~~~    Wim Hof’s Breathing Technique    In = Nose or mouth, as deeply as possible  Out = Mouth, unforcefully (“let go”), not completely  Perform 30 times  Max hold after the last exhale  Deep breath in, then hold for 10‐15 sec.  Repeat 3 times    Hof : "By not breathing out completely, you get to a point at which a residual amount of air  remains in the lungs." After this has been done about thirty times, this should be followed by  unforced breathing out, but no breathing in, until a need for new oxygen is felt. The entire  process then begins again. These cycles are repeated, during which the participant feels light‐ headed, passive and tingling. The breathing technique results in an increase in the O2 content  and a reduction of the CO2 content in the blood. Despite the fact that CO2 is a waste product  of the body, the body does require a certain amount of it. These breathing exercises are  therefore (partially) intended to take up a sufficient amount of this substance in the body,  yet as little as possible. The reduction in the amount of CO2 results in more O2 being  released, positively charging the mitochondria (which provide energy to the cell).”    ~~~~~    Ujjayi  aka Victorious Breath, Darth Vader Breath, Ocean Breath, Cobra Breathing    In = Nose, while constricting the throat  Out = Nose, while constricting the throat 

5 ~~~~~    Bhastrika  aka Bellows Breath, Stimulating Breath    In = Nose, somewhat vigorously  Out = Nose, somewhat vigorously    ~~~~~    Sitali  aka Cooling Breath    Roll the tongue (make a tube)  Inhale  Close the mouth  Exhale through the nose    ~~~~~    Sitkari  aka Hissing Breath    In = through the teeth (the tip of the tongue touches the front teeth, and the upper and  lower teeth are touching each other)  Hold = a second or two  Out = Nose    ~~~~~    Kapala bhati  aka Shining Skull Breath, Abdominal Pumping    In = Nose, drawing the abdomen inward forcefully  Out = Nose, pushing the abdomen outward forcefully    ~~~~~    Bhramari  aka Humming Bee    Pinky and ring fingers of both hands rest on each side of the nose, middle fingers rest in the  crease between the eyes and the sides of the nose, the two index fingers rest on the third  eye. The ears are closed by the thumbs.  In = Nose  Out = Humming   

6 Note : Should be practised after asana, nadi shodhana, and before meditation. Practice early  in the morning or late at night.    ~~~~~    Murccha    In = Nose, gently and slowly  Focus on the third eye  (press the chin against the chest) Hold = until you feel like fainting, staying focused on the  third eye  Out = slowly, staying focused on the third eye    ~~~~~    Nadi Shodhana  aka Anuloma Viloma, Alternate Nostril Breathing    Fold the left hand’s index and middle finger into the palm  Close the left nostril with the thumb  Inhale  Close right nostril with both the ring finger and the pinky  Exhale  Inhale through the left nostril  Close the left the nostril with the thumb  Exhale  Repeat    ~~~~~    Moon Breath and Sun Breath    Moon = Breathing through the left nostril only for 5 to 10 minutes    Note : Left nostril draws in the cooling, soothing, mind‐expanding energy of the Moon  (feminine). The left Swara is associated with mental activities, parasympathetic nervous  system (relaxation). It is connected to the right hemisphere.    Sun = Breathing through the right nostril only for 5 to 10 minutes    Note : Right nostril draws in the warming, uplifting, revitalizing energy of the Sun  (masculine). The right Swara is associated with pranic activities (physical activities),  sympathetic nervous system (fight or flight response / stress response). It is connected to  the left hemisphere.    ~~~~~    Buteyko Method 

7 Breathe less ! Breathe through the nose as much as possible. Breath retention.    Four exercises :    ‐ Control Pause  ‐ Extended Pause : Hold you breath for an extra 5‐12 seconds beyond your Control Pause, and  immediately launch into Reduced Breathing  ‐ Reduced Breathing  ‐ Maximal Pause    ~~~~~    Agni Pran  aka Breath of Fire    In = Nose, powerfully, from the abdomen  Out = Nose, powerfully, by quickly releasing the abdomen  Focus on the third eye all the way through    Note : It is a rhythmic breath that is to be performed quickly and evenly. It should sound like a  locomotive.    ~~~~~    Retention Breath  aka 1:4:2    In = Nose, for any count  Hold = for a count four times that of the inhale  Out = Nose, for a count twice that of the inhale    Note : Based on the yogi rule that says that exhalation should be twice that of inhalation, and  retention should be four times that of inhalation (i.e., a ratio of 1:4:2). For example : inhale for  four, hold for sixteen, and exhale for eight. Or, inhale for two, hold for six, exhale for four.    ~~~~~    4‐7‐8 (Dr. Weil)    Close your mouth, put tongue on the back of teeth  In = Nose, quietly, count of four  Hold = count of seven  Out = Mouth, completely, making a “whoosh” sound, count of eight, (tongue is still on the  back of teeth)    ~~~~~     

8 1:2    In = for a count  Out = for a count that is twice the inhale    ~~~~~    Hypoventilation training  aka The Exhale‐hold Technique    In = normally  Out = until lungs are half full of air  Hold = brief    Consists of reducing the breathing frequency while exercising. It mimics altitude training by  significantly decreasing blood and muscle oxygenation.    Periods of exercise with reduced breathing frequency are interspersed with periods with  normal breathing. The hypoventilation technique consists of short breath holds at low lung  volume (called “the exhale‐hold technique”). The scientific studies have shown that only  hypoventilation at low lung volume could lead to both a significant decrease in oxygen  concentrations in the body and an increase in carbon dioxide concentrations, which are  indispensable for the method to be effective. The combined effect of hypoxia and  hypercapnia act as a strong stimulus whose main consequence is to increase lactic acid and  hydrogen ions production, and therefore to provoke a strong acidosis in the body. Thus,  during exercise with hypoventilation, the blood and muscle acid‐base homeostasis is highly  disturbed. By delaying acidosis, hypoventilation training would also delay the onset of fatigue  and would therefore improve performance during strenuous exertions of short to moderate  durations. Indeed it has been demonstrated that exercise under conditions of voluntary  hypoventilation (VH) evokes muscle deoxygenation. Consequently, it improves endurance  capacity. “Performing hypoventilation with the exhale‐hold technique led to a greater  increase in lactate concentrations, and therefore a greater stimulation of anaerobic  metabolism, than the exercise performed with normal breathing. Conversely, with the inhale‐ hold technique, lactate concentrations were lower than during exercise with normal  breathing, thus reducing the stimulation of anaerobic metabolism.” Dr Xavier Woorons    Note : Perform only at low or moderate exercise intensities.                       

9 Understanding breathing    ‐ Breathing is regulated by the autonomous nervous system.  ‐ Gaseous Exchange = Inhales take in oxygen (from the air). Exhales expels carbon dioxide      (in the blood). Inhaled oxygen is able to diffuse into the capillaries from the alveoli, while       carbon dioxide from the blood diffuses in the opposite direction into the alveoli. The waste     carbon dioxide can then be exhaled out of the body. During physical exercise, excess     carbon dioxide is produced as a result of increased respiration, and muscles and cells     require increased oxygen. The body responds to this change by increasing the breathing     rate, maximizing the rate of possible gas exchange.  ‐ Nitric oxide, a vasodilator, is manufactured in the paranasal sinuses. So, one should breathe      through one’s nose as much as possible, even during exercise. Humming greatly increases     nasal nitric oxide.  ‐ The first step toward using your breath more effectively is to pay attention to it (i.e., breath     awareness). That habit forces you to calm down and draw your focus inward.  ‐ Utilizing the diaphragm is the key to letting go of stress.    What happens during all the phases of breathing ?    “The rate of the heart is slowed in inspiration. With a slower rate, the resting period of the  heart ‐ the diastole ‐ is prolonged. Not only does the heart muscle receive more rest, but the  cavities of the heart are also better filled with blood. During the next pumping action of  contraction (systole), more blood is pushed into circulation with a better force. Thus general  circulation is improved.    During kumbhaka no new air is entering the lungs, so no more oxygenation is taking place.  The oxygen tension in the blood is reduced. Up to a certain level this has an advantage. The  brain is most sensitive to this lowered oxygen tension, as its needs for oxygen are the  greatest. If the quality of the blood is below par, the brain tries to get more blood in quantity.    In the brain and even elsewhere in the body, all the capillaries are not functioning at all times.  Some of them are lying dormant in a collapsed or closed state. In order to receive a greater  quantity of blood, these capillaries are opened up. The effect is more marked in the brain.  Thus cerebral anoxia leads to cerebral vasodilation, more capillaries open up and circulation  improves (...)    The third phase of respiration is expiration. Expiration is a passive act. For stretching a rubber  band one needs a conscious effort, while once the active action is released the rubber  automatically assumes its original position. The same principle applies to the act of  respiration. But the yogic act of rechaka is a slow, guided and controlled process. It should  take double the time taken for inspiration.    The first advantage of slow respiration is mechanical. With a sudden release the rubber or  the elastic tissue in the lungs will snap back violently, but with a slow release it will maintain  its elasticity. The major advantage of slow rechaka, however, is in the brain and psyche. The  conscious effort required for slow release needs the help of the cerebral cortex of the brain.  The cerebral cortex sends inhibitory impulses to the respiratory centre in the midbrain. These  inhibitory impulses from the cortex overflow into the adjoining area of the hypothalamus 

10 concerned with emotions, and quieten this area. Hence, the soothing effect of a slow  expiration.” Dr. M. Hajirnis    Carbon dioxide    ‐ Carbon dioxide comes from fat oxidization and carbohydrates.  ‐ The carbon dioxide content in the body is high in the venous system, and decreases in the     respiratory system, resulting in lower concentrations along any arterial system.  ‐ Carbon dioxide is one of the mediators of local autoregulation of blood supply. If its levels     are high, the capillaries expand to allow a greater blood flow to the tissue.  ‐ Breathing makes the body more alkaline. So, Elevated Breathing causes alkalosis (i.e.,        decreased blood pH). When our breathing is elevated, we expel more carbon dioxide.  ‐ A certain amount of carbon dioxide must be present in the lungs for oxygen to be used    optimally (Bohr Effect).  ‐ Bicarbonate ions are crucial for regulating blood pH. A person's breathing rate influences    the level of CO2 in their blood. Breathing that is too slow or shallow causes respiratory    acidosis, while breathing that is too rapid leads to hyperventilation, which can cause    respiratory alkalosis. Respiratory alkalosis occurs when carbon dioxide levels drop too low.    This causes the pH of the blood to rise and become too alkaline. Respiratory acidosis, also    called respiratory failure or ventilatory failure, is a condition that occurs when the lungs    can’t remove enough of the carbon dioxide (CO2) produced by the body. Excess carbon    dioxide causes the pH of blood and other bodily fluids to decrease, making them too    acidic. This is because the body must balance the ions that control pH.  ‐ Breathing more does not ameliorate the blood oxygen, because it is already saturated at 97‐    98%. Consequently, the greater the quantity of air absorbed in the body, the less oxygen is    being delivered. To oxygenate tissues and organs, we must breathe less, not more. For    example, a drop in 1mmHg of carbon dioxide in the arteries creates a 2% drop in blood        rushed to the brain. More, heavy breathing reduces levels of carbon dioxide, thus increasing    cortical activity.      During exercise –> CO2 levels rise  A) (to expel more CO2 and provide cells and muscles more O2) breathing rate increases =  more O2 in and more CO2 out  B) capillaries expand ‐> more blood to tissues    If breathing rate increases too much ‐> Alkalosis = CO2 levels too low = Blood pH rises (Blood  is too alkaline) + increased cortical activity    If breathing rate does not increase enough ‐> excess CO2 ‐> acidosis = CO2 levels too high =  Blood pH decreases (Blood is too acidic)      What happens during exercise ?    “When you exercise, sugar is broken down into different chemicals, to produce energy for  muscles. As long as you get all the oxygen you need, the final products are carbon dioxide  and water, but if you exercise so vigorously that you can't get the oxygen that you need, the 

11 reactions stop, causing a chemical called lactic acid to accumulate in your muscles and spill  into your bloodstream (...) When lactic acid causes your muscles to hurt, you breathe harder  and faster, and slow down to catch up with your oxygen debt. This converts lactic acid into  carbon dioxide and water that are blown off as you breathe. Blood levels of lactic acid lower  and your muscles stop hurting. A pace that you can hold breathing fast and deeply, but not  gasping for breath, is called the lactic acid threshhold and is the training level for most  competitive athletes.” Dr Gabe Mirkin    In other words, if oxygen delivery to cells is insufficient for the demand (hypoxia), hydrogen  will be shifted to pyruvic acid converting it to lactic acid. This temporary measure (anaerobic  metabolism) allows small amounts of energy to be released. Lactic acid build up (in tissues  and  blood)  is  a  sign  of  inadequate  mitochondrial  oxygenation,  which  may  be  due  to  hypoxemia, poor blood flow (e.g., shock) or a combination of both. If severe or prolonged it  could lead to cell death. To flush out the lactic acid, the body reacts as follows :    ‐ the medulla oblongata (a 'primitive' part of the brain) responds to the presence of lactic      acid by adjusting the pH of the blood due to the concentration of dissolved carbon dioxide.  ‐ the heart rate increases.  ‐ the respiratory rate increases.    According to Wesson et al, 65% of lactic acid is converted to carbon dioxide and water, 20%  into glycogen, 10% into protein and 5% into glucose.  Other interesting facts:     

The respiratory rate of an adult at rest is about 11‐15 breaths per minute.  Approximately 0.5 liters of air can be inhaled per breath.  The composition of the inhaled air : 78% nitrogen / 21% oxygen / carbon dioxide 0.04%  The composition of the exhaled air : 78% nitrogen / 17% oxygen / 4% carbon dioxide 

      Compiled by Martin Gladu in April 2016