Tác giả James Nestor cũng nghiên cứu sâu về bản chất khoa học đằng sau những phương pháp thực hành trên, qua đó giải thích mối quan hệ giữa phổi và hệ thần kinh tự chủ1. Phần dưới của phổi được kết nối với hệ thần kinh đối giao cảm2, thúc đẩy thư giãn thông qua các nhịp thở sâu và chậm rãi. Ngược lại, hệ thần kinh giao cảm3, liên quan đến phần trên của phổi, được kích hoạt bởi các nhịp thở ngắn và nhanh, chuẩn bị cho cơ thể sẵn sàng hành động. Tri thức này chính là nền tảng của các phương pháp thực hành hô hấp như kỹ thuật thở Tummo. Bằng cách thở sâu, có nhịp điệu, những phương pháp này thách thức các chu kỳ tự nhiên của cơ thể và đẩy nó đến giới hạn.
Một khía cạnh khác của những kỹ thuật thở nâng cao là những tác động của chúng đến các thụ thể hóa học trong não. Nestor giải thích rằng việc huấn luyện các thụ thể hóa học dung nạp nồng độ carbon dioxide cao hơn mức bình thường có thể tạo ra những ảnh hưởng to lớn. Khả năng dung nạp cao hơn có thể giúp cơ thể thích ứng với các môi trường khác nhau, chẳng hạn như trên cao hoặc dưới nước sâu. Hơn nữa, vì carbon dioxide hỗ trợ cung cấp oxy cho các cơ quan, việc tăng cường tính linh hoạt của thụ thể hóa học sẽ cải thiện hiệu quả của mỗi nhịp thở. Việc huấn luyện này cũng mang lại lợi ích về mặt trị liệu, giúp kiểm soát lo lắng và các vấn đề thần kinh khác.
Vào đầu thế kỷ 20, các bác sĩ đã phát triển liệu pháp carbon dioxide để hiệu chỉnh các thụ thể hóa học quá nhạy. Bệnh nhân hít sẽ một hỗn hợp chứa 70% oxy và 30% carbon dioxide. Ban đầu, phản ứng ngạt thở xảy ra mặc dù bệnh nhân được cung cấp đầy đủ oxy. Theo thời gian, việc hít thở 70-30 này giúp bệnh nhân giảm các triệu chứng lo lắng và thậm chí thoát khỏi tình trạng hôn mê sâu. Mặc dù phương pháp này bị quên lãng bởi sự phát triển của thuốc Tây y vào giữa thế kỷ 20, nghiên cứu về lợi ích của nó vẫn tiếp tục cho đến những năm 1980.
Hệ thống thần kinh tự chủ (tiếng Anh: autonomic nervous system (ANS)) là một hệ thống kiểm soát hoạt động vô thức và điều chỉnh các chức năng của cơ thể như nhịp tim, tiêu hóa, hô hấp, phản ứng con người, tiểu tiện và kích thích tình dục.
↩Hệ thần kinh đối giao cảm hay Hệ thần kinh phó giao cảm (viết tắt là PSNS - Parasympathetic Nervous System), là một trong hai bộ phận chính của hệ thần kinh tự chủ. Hệ giao cảm riêng biệt có nhiệm vụ sự kích thích của các hoạt động xảy ra khi cơ thể nghỉ ngơi kể cả kích thích tình dục, tiết nước bọt, lệ, tiêu tiểu, tiêu hóa.
↩Hệ thống thần kinh giao cảm (tiếng Anh: sympathetic nervous system (SNS)) là một trong hai phần chính của Hệ thần kinh tự chủ. Hệ thống thần kinh tự động hoạt động để điều chỉnh hoạt động vô thức của cơ thể. Quá trình chính của hệ thống thần kinh giao cảm là kích thích phản ứng đánh-hay-tránh của cơ thể
↩