Οι ερευνητές ενδιαφέρθηκαν να δουν πώς τα επίπεδα οξυγόνου στον εγκέφαλο επηρεάζονται από τις φυσικές συμπεριφορές, και συγκεκριμένα από την άσκηση. «Γνωρίζουμε ότι οι άνθρωποι αλλάζουν μοντέλα αναπνοής όταν κάνουν γνωστικά καθήκοντα», δήλωσε ο Drew καθηγητής Νευρολογίας και Νευροχειρουργικής και αναπληρωτής διευθυντής του Penn State Neuroscience Institute. «Στον εγκέφαλο, οι αυξήσεις της νευρικής δραστηριότητας συνήθως συνοδεύονται από αύξηση της ροής του αίματος».
Ωστόσο, τι ακριβώς συμβαίνει στο σώμα ήταν άγνωστο, έτσι οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ποντίκια που θα μπορούσαν να επιλέξουν να περπατούν ή να τρέχουν σε ένα διάδρομο και να τα παρακολουθούν σχετικά με την αναπνοή τους, τη νευρική δραστηριότητα, τη ροή αίματος και την οξυγόνωση του εγκεφάλου. Οι ερευνητές θεώρησαν ότι η οξυγόνωση του εγκεφάλου θα εξαρτηθεί από τη νευρική δραστηριότητα και τη ροή του αίματος. Αυτό πίστευαν ότι θα συμβεί, αλλά στη συνέχεια είδαν πως ήταν η αναπνοή που διατηρούσε την οξυγόνωση, πράγμα που σήμαινε ότι το αίμα δεν ήταν κανονικά πλήρως κορεσμένο με οξυγόνο.
Οι ερευνητές εξέτασαν την οξυγόνωση στον σωματοαισθητικό φλοιό και στον μετωπιαίο φλοιό (περιοχή που εμπλέκεται στη γνωστική λειτουργία) και στον οσφρητικό βολβό (περιοχή που εμπλέκεται στην αίσθηση της όσφρησης) επειδή είναι οι πιο προσιτές περιοχές του εγκεφάλου. Χρησιμοποίησαν ποικίλες μεθόδους για την παρακολούθηση της αναπνοής, της ροής του αίματος και της οξυγόνωσης. Έλεγξαν επίσης τα επίπεδα οξυγόνωσης ενώ κατέστειλαν τη νευρική δραστηριότητα και τη διαστολή των αιμοφόρων αγγείων. Το συμπέρασμα της μελέτης η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications ήταν ότι η οξυγόνωση του εγκεφάλου συνεχίστηκε όταν η νευρική δραστηριότητα και η λειτουργική υπεραιμία (αύξηση της ροής του αίματος) παρεμποδίστηκαν. Από την άλλη μεριά η οξυγόνωση συσχετίστηκε στενά με το ρυθμό αναπνοής και τη φάση του κύκλου αναπνοής.