Vagální tón - Vagal tone - Wikipedia

Vagální tón odkazuje na činnost bludný nerv, 10. lebeční nerv a základní složka parasympatický pobočka autonomní nervový systém. Tato větev nervového systému není pod vědomou kontrolou a je do značné míry zodpovědná za regulaci několika tělesných oddílů v klidu. Vagální aktivita má různé účinky, včetně: Tepová frekvence snížení, vazodilatace / zúžení z plavidla, žlázová aktivita v srdce, plíce, a zažívací trakt, játra, regulace imunitního systému i kontrola gastrointestinální citlivosti, motility a zánětu.[1]

V této souvislosti se tón konkrétně týká kontinuální povahy parasympatického působení základní linie, kterou působí vagový nerv. Zatímco základní vagální vstup je konstantní, stupeň stimulace, kterou vykonává, je regulován rovnováhou vstupů z soucitný a parasympatický divize autonomního nervového systému, přičemž obvykle dominuje parasympatická aktivita. Vagální tón se často používá k hodnocení funkce srdce a je také užitečný při hodnocení emoční regulace a dalších procesů, které mění nebo jsou změněny změnami parasympatické aktivity.[2][3]

Měření vagálního tónu lze provádět pomocí invazivních nebo neinvazivních postupů. Invazivní postupy jsou v menšině a zahrnují stimulaci vagových nervů specifickými manuálními, dýchacími nebo elektrickými technikami. Neinvazivní techniky se spoléhají hlavně na vyšetřování Tepová frekvence a variabilita srdeční frekvence.[4][5][6]

Neinvazivní kvantifikace vagálního tónu

Ve většině případů není vagální tón měřen přímo. Místo toho procesy ovlivněné bludný nerv - konkrétně srdeční frekvence a variabilita srdeční frekvence - se měří a používají jako náhrada za vagální tón. Zvýšený vagální tonus (a tedy vagální působení) je obecně spojen s nižší srdeční frekvencí a zvýšenou variabilitou srdeční frekvence. Nicméně, během odstupňovaný ortostatický náklon „Vagální stažení tónu je nepřímým indikátorem kardiovaskulární zdatnosti.[7]

Vagální inervace srdce

Tepová frekvence je do značné míry ovládán vnitřní činností kardiostimulátoru srdce. Ve zdravém srdci je hlavním kardiostimulátorem sbírka buněk na hranici atria a vena cava volal sinoatriální uzel. Srdeční buňky vykazují automatičnost, schopnost generovat elektrická aktivita nezávislý na vnější stimulaci. Elektrická aktivita spontánně generovaná sinoatriálním uzlem udává tempo pro zbytek srdce.[1]

Při absenci vnějších podnětů udržuje sinoatriální stimulace obecně srdeční frekvenci v rozmezí 60–100 tepů za minutu (bpm).[8] Dvě větve autonomní nervový systém spolupracujte na zvýšení nebo zpomalení srdeční frekvence. Vagusový nerv působí na sinoatriální uzel, zpomaluje jeho vedení a moduluje vagální tón přes neurotransmiter acetylcholin a následné změny na iontové proudy a vápník srdečních buněk.[4] Kvůli jeho vlivu na srdeční frekvenci a kardio zdraví lze vagální tón měřit a porozumět zkoumáním jeho korelace s modulací srdeční frekvence a variabilita srdeční frekvence.[5]

Respirační sinusová arytmie

Respirační sinusová arytmie (RSA) je obvykle benigní, normální změna srdeční frekvence, ke které dochází během každého dýchacího cyklu: srdeční frekvence se zvyšuje při dýchání a snižuje se při výdechu.[1] RSA byl poprvé rozpoznán Carl Ludwig v roce 1847[9] ale stále je nedokonale pochopena.[10] Bylo to pozorováno u lidí od raných fází života až po dospělost,[11][1] a vyskytuje se u několika různých druhů.[12][13][14]

V době inhalace, nitrohrudní tlak klesá v důsledku kontrakce a pohybu dolů membrána a expanze hrudní dutiny. Síňový tlak Výsledkem je také snížení, což způsobuje zvýšený průtok krve do srdce, což zase klesá baroreceptory palba, která snižuje vagální tón. To způsobí zvýšení srdeční frekvence.[1]

V době výdech se membrána uvolní, posune se nahoru a zmenší velikost hrudní dutiny, což způsobí zvýšení nitrohrudního tlaku. Toto zvýšení tlaku inhibuje žilní návrat do srdce, což má za následek jak redukci síňové expanze, tak zvýšenou aktivaci baroreceptorů. To zmírňuje potlačení vagového tónu a vede ke snížení srdeční frekvence.[1]

Srdeční frekvence (HR) (první řada), dechový objem (Vt) (druhá řada), Vt a superponovaná HR (třetí řada). Je jasně vidět modulace HR: HR se zvyšuje s inspirací a klesá s expirací.
Srdeční frekvence (HR) (první řada), signál EKG (EKG) (druhá řada) a dýchání (třetí řada) u novorozeného subjektu v 15sekundovém záznamu. HR vyjadřuje oscilace synchronně s ohledem na dýchání.
Odhad velikosti RSA na základě vícerozměrného přístupu založeného na společné analýze EKG a dýchání.[15] Zelená čára ukazuje průměrné změny srdeční frekvence během několika dýchacích cyklů. Je jasně viditelný trend zvyšování a snižování srdeční frekvence, který je typický pro RSA.

RSA jako odhad vagálního tónu

Respirační sinusová arytmie se často používá jako neinvazivní metoda vyšetřování vagálního tónu ve fyziologických, behaviorálních a několika klinických studiích.[16][17][18] To lze provést pomocí elektrokardiografie (EKG) záznam,[19] ačkoli se vyvíjejí i další metody, které využívají výhod interakcí mezi EKG a dýchání.[20][15] Interpretace měření RSA musí být prováděna opatrně, protože několik faktorů, včetně rozdílů mezi jednotlivci, může změnit vztah mezi RSA a vagálním tónem.[21]

Evoluce a fyziologie

Bylo navrženo, že RSA se mohlo vyvinout, aby šetřilo energii jak pro srdeční, tak pro respirační systém snížením srdeční frekvence[22] a potlačením neúčinné ventilace během odlivu prokrvení (dodávka krve z tepen do kapilár pro okysličení a výživu).[23][24]

Bylo zjištěno, že RSA se zvyšuje u subjektů v klidovém stavu a snižuje stavy stresu nebo napětí. Je zvýšen v poloze na zádech a snížen v poloze na břiše a je v průměru vyšší a výraznější během dne ve srovnání s nocí.[22] RSA byl také značně používán ke kvantifikaci stažení vagálního tónu v odstupňovaný ortostatický náklon.[7][25]

Exprese RSA typicky klesá s věkem.[26] Dospělí s vynikajícím kardiovaskulárním zdravím, jako jsou vytrvalostní běžci, plavci a cyklisté, však pravděpodobně budou mít výraznější RSA. Profesionální sportovci si v průměru udržují velmi vysoký vagální tón a následně vyšší hladinu RSA. RSA je méně prominentní u jedinců s cukrovkou a kardiovaskulárními chorobami.[27]

Pohledy na psychologii a nemoci

Výzkum vagálního tónu má potenciál nabídnout pohled na sociální chování, sociální interakce a psychologii člověka. Velká část této práce byla zaměřena na novorozenci a děti.[26] Výchozí vagální tón lze použít buď jako potenciální prediktor chování, nebo jako signál duševního zdraví (zejména regulace emocí, úzkost, a internalizovat a externalizující poruchy ).[28][29]

The polyvagální teorie podle Porges je vlivný model toho, jak vagové dráhy reagují na novost a na stresující vnější podněty.[30][31][32] Teorie navrhuje, že existují dva vagální systémy, s nimiž je sdílen jeden plazi a obojživelníci a druhý, novější systém, který je pro něj jedinečný savci. Tyto dvě cesty se chovají odlišně a mohou fungovat proti sobě. Tato teorie může představovat několik psychofyziologické jevy a psychosomatické nemoci.[30][26] Nedávné studie však naznačují, že vagový „systém“, který Porges popsal jako jedinečný pro savce, existoval dlouho před vývojem savců.[33][34]

RSA a vagální tón se používají jako markery, které pomáhají určit závažnost neurodevelopmentální poruchy jako Poruchy autistického spektra.[35] Děti s bezpečnějšími vztahy s matkami vykazovaly větší empatickou odezvu, menší sociální inhibici a vyšší vágní tón.[36]

Další odhady vagálního tónu

Existuje několik metod odhadu vagálního tónu kromě měření RSA, včetně:

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F Berntson GG, Cacioppo JT, Quigley KS (březen 1993). „Respirační sinusová arytmie: autonomní původ, fyziologické mechanismy a psychofyziologické důsledky“. Psychofyziologie. 30 (2): 183–96. doi:10.1111 / j.1469-8986.1993.tb01731.x. PMID  8434081.
  2. ^ Diamond LM, Fagundes CP, Butterworth MR (2011). "Styl připevnění, vagální tón a empatie během interakcí mezi matkou a dospívajícím". Journal of Research on Adolescence. 22 (1): 165–184. doi:10.1111 / j.1532-7795.2011.00762.x.
  3. ^ Grossman P, Wilhelm FH, Spoerle M (srpen 2004). "Respirační sinusová arytmie, srdeční vagální kontrola a denní aktivita". American Journal of Physiology. Fyziologie srdce a oběhu. 287 (2): H728–34. doi:10.1152 / ajpheart.00825.2003. PMID  14751862.
  4. ^ A b Howland RH (červen 2014). „Stimulace nervu vagus“. Aktuální behaviorální neurovědy. 1 (2): 64–73. doi:10.1007 / s40473-014-0010-5. PMC  4017164. PMID  24834378.
  5. ^ A b Porges SW, Doussard-Roosevelt JA, Maiti AK (2008). "Vagální tón a fyziologická regulace emocí". Monografie Společnosti pro výzkum vývoje dítěte. 59 (2–3): 167–86. doi:10.1111 / j.1540-5834.1994.tb01283.x. PMID  7984159.
  6. ^ Brock C, Jessen N, Brock B, Jakobsen PE, Hansen TK, Rantanen JM, Riahi S, Dimitrova YK, Dons-Jensen A, Aziz Q, Drewes AM, Farmer AD (říjen 2017). „Srdeční vagální tonus, neinvazivní opatření parasympatického tónu, je klinicky relevantním nástrojem u diabetes mellitus 1. typu“. Diabetická medicína. 34 (10): 1428–1434. doi:10.1111 / dme.13421. PMID  28703868. S2CID  25030686.
  7. ^ A b C Montano N, Ruscone TG, Porta A, Lombardi F, Pagani M, Malliani A (říjen 1994). "Analýza výkonového spektra variability srdeční frekvence k posouzení změn v sympatovagální rovnováze během gradovaného ortostatického náklonu". Oběh. 90 (4): 1826–31. doi:10.1161 / 01.CIR.90.4.1826. PMID  7923668.
  8. ^ Nunan D, Sandercock GR, Brodie DA (listopad 2010). „Kvantitativní systematický přehled normálních hodnot pro krátkodobou variabilitu srdeční frekvence u zdravých dospělých“. Stimulace a klinická elektrofyziologie. 33 (11): 1407–17. doi:10.1111 / j.1540-8159.2010.02841.x. PMID  20663071. S2CID  44378765.
  9. ^ Ludwig, Carl (1847). "O vlivu dýchacích pohybů na průtok krve v aortálním systému [v němčině]". Arch Anat Physiol Lipsko. 13: 242–302.
  10. ^ De Burgh Daly M (1985), „Interakce mezi dýcháním a oběhem“, Komplexní fyziologie, John Wiley & Sons, Inc., str. 529–594, doi:10.1002 / cphy.cp030216, ISBN  9780470650714
  11. ^ Hathorn MK (duben 1987). „Respirační sinusová arytmie u novorozenců“. The Journal of Physiology. 385: 1–12. doi:10.1113 / jphysiol.1987.sp016480. PMC  1192333. PMID  3656159.
  12. ^ Myers MM, Fifer W, Haiken J, Stark RI (červen 1990). "Vztahy mezi dýchací aktivitou a srdeční frekvencí u plodových paviánů". Americký žurnál fyziologie. 258 (6 Pt 2): R1479–85. doi:10.1152 / ajpregu.1990.258.6.R1479. PMID  2360694.
  13. ^ Hayano J, Yasuma F, Okada A, Mukai S, Fujinami T (srpen 1996). "Respirační sinusová arytmie. Jev zlepšující výměnu plicních plynů a oběhovou účinnost". Oběh. 94 (4): 842–7. doi:10.1161 / 01.CIR.94.4.842. PMID  8772709.
  14. ^ Castellini MA, Rea LD, Sanders JL, Castellini JM, Zenteno-Savin T (listopad 1994). "Vývojové změny v kardiorespiračních vzorcích spánkové apnoe u tuleňů severních". Americký žurnál fyziologie. 267 (5 Pt 2): R1294–301. doi:10.1152 / ajpregu.1994.267.5.R1294. PMID  7977857.
  15. ^ A b Bartsch RP, Schumann AY, Kantelhardt JW, Penzel T, Ivanov PC (červen 2012). "Fázové přechody ve fyziologické vazbě". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 109 (26): 10181–6. Bibcode:2012PNAS..10910181B. doi:10.1073 / pnas.1204568109. PMC  3387128. PMID  22691492.
  16. ^ Hayano J, Sakakibara Y, Yamada M, Kamiya T, Fujinami T, Yokoyama K, Watanabe Y, Takata K (březen 1990). "Denní variace ve vagální a sympatické srdeční kontrole". Americký žurnál fyziologie. 258 (3 Pt 2): H642–6. doi:10.1152 / ajpheart.1990.258.3.H642. PMID  2316678.
  17. ^ Porges SW (1986), "Respirační sinusová arytmie: fyziologický základ, kvantitativní metody a klinické důsledky", Kardiorespirační a kardiosomatická psychofyziologie, Springer USA, str. 101–115, doi:10.1007/978-1-4757-0360-3_7, ISBN  9781475703627
  18. ^ Pagani M, Lombardi F, Guzzetti S, Rimoldi O, Furlan R, Pizzinelli P, Sandrone G, Malfatto G, Dell'Orto S, Piccaluga E (srpen 1986). „Silová spektrální analýza variací srdeční frekvence a arteriálního tlaku jako markeru sympato-vagální interakce u člověka a psa při vědomí“. Výzkum oběhu. 59 (2): 178–93. doi:10.1161 / 01.RES.59.2.178. PMID  2874900.
  19. ^ Grossman P, van Beek J, Wientjes C (listopad 1990). "Srovnání tří kvantifikačních metod pro odhad respirační sinusové arytmie". Psychofyziologie. 27 (6): 702–14. doi:10.1111 / j.1469-8986.1990.tb03198.x. PMID  2100356.
  20. ^ Dick TE, Hsieh YH, Dhingra RR, Baekey DM, Galán RF, Wehrwein E, Morris KF (2014). Kardiorespirační vazba: běžné rytmy při srdečních, sympatických a dýchacích činnostech. Pokrok ve výzkumu mozku. 209. Elsevier. 191–205. doi:10.1016 / b978-0-444-63274-6.00010-2. ISBN  9780444632746. PMC  4052709. PMID  24746049.
  21. ^ Grossman, Paul; Taylor, Edwin W. (2007). „K porozumění arytmii dýchacích dutin: vztah k srdečnímu vagovému tónu, evoluci a biobehaviorálním funkcím“. Biologická psychologie. 74 (2): 263–285. doi:10.1016 / j.biopsycho.2005.11.014. ISSN  0301-0511. PMID  17081672. S2CID  16818862.
  22. ^ A b Hayano, Junichiro; Yasuma, Fumihiko (01.04.2003). „Hypotéza: respirační sinusová arytmie je vnitřní klidovou funkcí kardiopulmonálního systému“. Kardiovaskulární výzkum. 58 (1): 1–9. doi:10.1016 / s0008-6363 (02) 00851-9. ISSN  0008-6363. PMID  12667941.
  23. ^ Ben-Tal A., Shamailov SS, Paton JF (duben 2012). „Hodnocení fyziologického významu arytmie dýchacích dutin: pohled za účinnost ventilace a perfúze“. The Journal of Physiology. 590 (8): 1989–2008. doi:10.1113 / jphysiol.2011.222422. PMC  3573317. PMID  22289913.
  24. ^ Hayano J, Yasuma F, Okada A, Mukai S, Fujinami T (srpen 1996). "Respirační sinusová arytmie. Jev zlepšující výměnu plicních plynů a oběhovou účinnost". Oběh. 94 (4): 842–7. doi:10.1161 / 01.cir.94.4.842. PMID  8772709.
  25. ^ A b Lewis GF, Furman SA, McCool MF, Porges SW (únor 2012). „Statistické strategie pro kvantifikaci respirační sinusové arytmie: jsou běžně používané metriky ekvivalentní?“. Biologická psychologie. 89 (2): 349–64. doi:10.1016 / j.biopsycho.2011.11.009. PMC  3269511. PMID  22138367.
  26. ^ A b C Graziano P, Derefinko K (září 2013). „Srdeční vagální kontrola a adaptivní fungování dětí: metaanalýza“. Biologická psychologie. 94 (1): 22–37. doi:10.1016 / j.biopsycho.2013.04.011. PMC  4074920. PMID  23648264.
  27. ^ Masi CM, Hawkley LC, Rickett EM, Cacioppo JT (únor 2007). „Respirační sinusová arytmie a nemoci stárnutí: obezita, diabetes mellitus a hypertenze“. Biologická psychologie. 74 (2): 212–23. doi:10.1016 / j.biopsycho.2006.07.006. PMC  1804292. PMID  17034928.
  28. ^ Connell AM, Hughes-Scalise A, Klostermann S, Azem T (říjen 2011). „Mateřská deprese a srdce rodičovství: respirační sinusová arytmie a afektivní dynamika během interakcí rodič-dospívající“. Journal of Family Psychology. 25 (5): 653–62. doi:10.1037 / a0025225. PMID  21875198.
  29. ^ Porges, SW; Doussard-Roosevelt, JA; Maiti, AK (1994). "Vagální tón a fyziologická regulace emocí". Monografie Společnosti pro výzkum vývoje dítěte. 59 (2–3): 167–86. doi:10.1111 / j.1540-5834.1994.tb01283.x. ISSN  0037-976X. JSTOR  1166144. PMID  7984159. Přehled výzkumu naznačuje, že základní úrovně srdečního vagálního tónu a schopností vagového tónu jsou spojeny s behaviorálními měřítky reaktivity, projevem emocí a schopnostmi samoregulace. Navrhujeme tedy, aby vagální tonus srdce mohl sloužit jako index regulace emocí. Historicky nebyly vagus a další složky parasympatického nervového systému začleněny do teorií emocí.
  30. ^ A b Porges SW (červenec 1995). „Orientace v obranném světě: savčí modifikace našeho evolučního dědictví. Polyvagální teorie“. Psychofyziologie. 32 (4): 301–18. doi:10.1111 / j.1469-8986.1995.tb01213.x. PMID  7652107.
  31. ^ Porges SW (srpen 2003). „Polyvagální teorie: fylogenetické příspěvky k sociálnímu chování“. Fyziologie a chování. 79 (3): 503–13. doi:10.1016 / S0031-9384 (03) 00156-2. PMID  12954445. S2CID  14074575.
  32. ^ Porges SW (prosinec 2003). „Sociální angažovanost a připoutanost: fylogenetická perspektiva“. Annals of the New York Academy of Sciences. 1008 (1): 31–47. Bibcode:2003NYASA1008 ... 31P. doi:10.1196 / annals.1301.004. PMID  14998870. S2CID  1377353.
  33. ^ Monteiro, Diana (2018). „Kardiorespirační interakce dříve identifikované jako savci jsou přítomny v primitivních plicních rybách“. Vědecké zálohy. 4 (2): eaaq0800. Bibcode:2018SciA .... 4..800M. doi:10.1126 / sciadv.aaq0800. PMC  5833999. PMID  29507882.
  34. ^ Taylor, E. W. (2010). „Autonomní řízení kardiorespiračních interakcí u ryb, obojživelníků a plazů“. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 43 (7): 600–610. doi:10.1590 / S0100-879X2010007500044. PMID  20464342.
  35. ^ Patriquin MA, Scarpa A, Friedman BH, Porges SW (březen 2013). „Respirační sinusová arytmie: ukazatel pozitivního sociálního fungování a vnímavých jazykových dovedností u dětí s poruchami autistického spektra“. Vývojová psychobiologie. 55 (2): 101–12. doi:10.1002 / dev.21002. PMID  22212893.
  36. ^ Diamond LM, Fagundes CP, Butterworth MR (2012). „Styl připoutání, vágní tón a empatie během interakcí matka - dospívající“. Journal of Research on Adolescence. 22 (1): 165–184. doi:10.1111 / j.1532-7795.2011.00762.x.
  37. ^ A b Malik, M .; Větší, J. T .; Camm, A. J .; Kleiger, R.E .; Malliani, A .; Moss, A. J .; Schwartz, P. J. (březen 1996). "Variabilita srdeční frekvence. Standardy měření, fyziologická interpretace a klinické použití. Pracovní skupina Evropské kardiologické společnosti a Severoamerické společnosti stimulace a elektrofyziologie". European Heart Journal. 17 (3): 354–81. doi:10.1093 / oxfordjournals.eurheartj.a014868. PMID  8737210.
  38. ^ Myers MM, Elliott AJ, Odendaal HJ, Burd L, Angal J, Groenewald C, Nugent JD, Yang JS, Isler JR, Dukes KA, Robinson F, Fifer WP (srpen 2017). „Kardiorespirační fyziologie ve studii bezpečného průchodu: protokol, metody a normativní hodnoty u neexponovaných kojenců“. Acta Paediatrica. 106 (8): 1260–1272. doi:10.1111 / apa.13873. PMC  5530586. PMID  28419567.
  39. ^ DeBenedittis G, Cigada M, Bianchi A, Signorini MG, Cerutti S (duben 1994). „Autonomní změny během hypnózy: analýza výkonového spektra s variabilitou srdeční frekvence jako ukazatel rovnováhy sympato-vagů“. Mezinárodní žurnál klinické a experimentální hypnózy. 42 (2): 140–52. doi:10.1080/00207149408409347. PMID  8200716.