Вагусный тон
Тонус блуждающего нерва — это активность блуждающего нерва (10-го черепного нерва ) и основного компонента парасимпатической ветви вегетативной нервной системы . Эта ветвь нервной системы не находится под сознательным контролем и в значительной степени отвечает за регуляцию работы нескольких отделов тела в состоянии покоя. Активность вагуса приводит к различным эффектам, включая: снижение частоты сердечных сокращений, расширение/сужение сосудов . , активность желез в сердце , легких и пищеварительном тракте , печени, регуляцию иммунной системы, а также контроль желудочно-кишечной чувствительности, перистальтики и воспаления [ 1 ]
В этом контексте тонус конкретно относится к непрерывному характеру базового парасимпатического действия, которое оказывает блуждающий нерв. Хотя исходная активность вагуса постоянна, степень оказываемой им стимуляции регулируется балансом импульсов от симпатических и парасимпатических отделов вегетативной нервной системы, при этом парасимпатическая активность обычно доминирует. Тонус блуждающего нерва часто используется для оценки функции сердца, а также полезен для оценки эмоциональной регуляции и других процессов, которые изменяются или изменяются под воздействием изменений парасимпатической активности. [ 2 ] [ 3 ]
Измерение тонуса блуждающего нерва можно проводить как инвазивными, так и неинвазивными методами. Инвазивные процедуры встречаются в меньшинстве и включают стимуляцию блуждающего нерва специальными мануальными, дыхательными или электрическими методами. Неинвазивные методы в основном основаны на исследовании частоты сердечных сокращений и вариабельности сердечного ритма . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
Неинвазивная количественная оценка тонуса блуждающего нерва
[ редактировать ]В большинстве случаев тонус блуждающего нерва не измеряется напрямую. Вместо этого процессы, на которые влияет блуждающий нерв , в частности частота сердечных сокращений и вариабельность сердечного ритма, измеряются и используются в качестве заменителя тонуса блуждающего нерва. Повышенный тонус блуждающего нерва (и, следовательно, активность блуждающего нерва) обычно связан с более низкой частотой сердечных сокращений и повышенной вариабельностью сердечного ритма. Однако при градуированном ортостатическом наклоне снижение тонуса блуждающего нерва является косвенным показателем состояния сердечно-сосудистой системы. [ 7 ]
Вагусная иннервация сердца
[ редактировать ]Частота сердечных сокращений в значительной степени контролируется деятельностью внутреннего водителя ритма сердца. В здоровом сердце основным водителем ритма является скопление клеток на границе предсердий и полой вены, называемое синоатриальным узлом . Клетки сердца демонстрируют автоматизм, способность генерировать электрическую активность независимо от внешней стимуляции. Электрическая активность, спонтанно генерируемая синоатриальным узлом, задает ритм остальной части сердца. [ 1 ]
При отсутствии внешних раздражителей синоатриальная стимуляция обычно во время бодрствования поддерживает частоту сердечных сокращений в диапазоне 60–100 ударов в минуту (уд/мин). [ 8 ] Две ветви вегетативной нервной системы работают вместе, увеличивая или замедляя частоту сердечных сокращений. Блуждающий нерв действует на синоатриальный узел, замедляя его проводимость и модулируя тонус блуждающего нерва посредством нейротрансмиттера ацетилхолина и последующих изменений ионных токов и кальция в клетках сердца. [ 4 ] Из-за его влияния на частоту сердечных сокращений и состояние сердечно-сосудистой системы тон блуждающего нерва можно измерить и понять, исследуя его корреляцию с модуляцией сердечного ритма и вариабельностью сердечного ритма . [ 5 ]
Дыхательная синусовая аритмия
[ редактировать ]Респираторная синусовая аритмия (РСА) обычно представляет собой доброкачественное нормальное изменение частоты сердечных сокращений, возникающее во время каждого дыхательного цикла: частота сердечных сокращений увеличивается при вдохе и снижается при выдохе. [ 1 ] RSA была впервые признана Карлом Людвигом в 1847 году. [ 9 ] но до сих пор не совсем понятен. [ 10 ] Это наблюдается у людей с ранних стадий жизни до взрослой жизни. [ 11 ] [ 1 ] и встречается у нескольких различных видов. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
Во время вдоха снижается внутригрудное давление за счет сокращения и движения диафрагмы вниз и расширения грудной полости. давление в предсердиях В результате барорецепторов также снижается, вызывая увеличение притока крови к сердцу, что, в свою очередь, снижает реакцию активации , что снижает тонус блуждающего нерва. Это вызывает увеличение частоты сердечных сокращений. [ 1 ]
Во время выдоха диафрагма расслабляется, перемещаясь вверх, и уменьшает размеры грудной полости, вызывая повышение внутригрудного давления. Это увеличение давления подавляет венозный возврат к сердцу, что приводит как к уменьшению расширения предсердий, так и к увеличению активации барорецепторов. Это снимает подавление тонуса блуждающего нерва и приводит к снижению частоты сердечных сокращений. [ 1 ]



RSA как средство оценки тонуса блуждающего нерва
[ редактировать ]Дыхательная синусовая аритмия часто используется в качестве неинвазивного метода исследования тонуса блуждающего нерва в физиологических, поведенческих и некоторых клинических исследованиях. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] Это можно сделать с помощью записи электрокардиографии (ЭКГ). [ 19 ] хотя разрабатываются и другие методы, использующие взаимодействие между ЭКГ и дыханием . [ 20 ] [ 15 ] Однако интерпретацию измерений RSA следует проводить с осторожностью, поскольку несколько факторов, включая различия между людьми, могут изменить взаимосвязь между RSA и тонусом блуждающего нерва. [ 21 ]
Эволюция и физиология
[ редактировать ]Было высказано предположение, что RSA, возможно, эволюционировала для экономии энергии как для сердечной, так и для дыхательной систем за счет снижения частоты сердечных сокращений. [ 22 ] и путем подавления неэффективной вентиляции во время спада перфузии (доставки крови из артерий в капилляры для оксигенации и питания). [ 23 ] [ 24 ]
Было обнаружено, что RSA увеличивается у субъектов в состоянии покоя и снижается в состояниях стресса или напряжения. Он увеличивается в положении лежа и уменьшается в положении лежа, в среднем выше и более выражен в течение дня по сравнению с ночью. [ 22 ] RSA также широко использовался для количественной оценки снижения тонуса блуждающего нерва при градуированном ортостатическом наклоне . [ 7 ] [ 25 ]
Обычно экспрессия RSA снижается с возрастом. [ 26 ] Однако у взрослых с отличным сердечно-сосудистым здоровьем, таких как бегуны на выносливость, пловцы и велосипедисты, вероятно, будет более выраженный RSA. Профессиональные спортсмены в среднем поддерживают очень высокий тонус блуждающего нерва и, следовательно, более высокие уровни RSA. RSA менее выражен у людей с диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями. [ 27 ]
Взгляд на психологию и болезни
[ редактировать ]Исследование вагусного тона может дать представление о социальном поведении, социальных взаимодействиях и психологии человека. Большая часть этой работы была сосредоточена на новорожденных и детях . [ 26 ] Базовый тонус блуждающего нерва можно использовать либо как потенциальный предиктор поведения, либо как сигнал о психическом здоровье (особенно регуляции эмоций , тревоге , а также интернализации и расстройствах экстернализации ). [ 28 ] [ 29 ]
Поливагальная теория Поргеса . представляет собой влиятельную модель того, как вагусные пути реагируют на новизну и на стрессовые внешние раздражители [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] Теория предполагает, что существуют две системы блуждающего нерва: одна является общей для рептилий и амфибий , а вторая, более поздняя, уникальна для млекопитающих . Эти два пути ведут себя по-разному и могут работать друг против друга. Эта теория может объяснить некоторые психофизиологические явления и психосоматические заболевания . [ 30 ] [ 26 ] Однако недавние исследования показывают, что вагусная «система», описанная Поргесом как уникальная для млекопитающих, существовала задолго до эволюции млекопитающих. [ 33 ] [ 34 ]
Другие оценки тонуса блуждающего нерва
[ редактировать ]Существует несколько методов оценки тонуса блуждающего нерва, помимо измерения RSA, в том числе:
- Индексы вариабельности каждого удара, такие как RMSSD, сообщенные Рабочей группой Европейского общества кардиологов и Общества сердечного ритма . [ 35 ] частотный анализ частоты сердечных сокращений в диапазоне 0,15–0,4 Гц позволяет количественно оценить тонус блуждающего нерва. Сообщалось, что [ 25 ] [ 36 ]
- Вычисление «спектра мощности» или соотношения между низкочастотным и высокочастотным спектральными компонентами вариабельности сердечного ритма. [ 7 ] [ 35 ] Это использовалось для измерения изменений симпато-вагального баланса во время гипноза . [ 37 ]
См. также
[ редактировать ]- Автономная нервная система
- Парасимпатическая нервная система
- Блуждающий нерв
- Стимуляция блуждающего нерва
- Вариабельность сердечного ритма
- Синусовая аритмия
- Рефлекс Бейнбриджа
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж Бернтсон Г.Г., Качиоппо Дж.Т., Куигли К.С. (март 1993 г.). «Дыхательная синусовая аритмия: вегетативное происхождение, физиологические механизмы и психофизиологические последствия». Психофизиология . 30 (2): 183–96. дои : 10.1111/j.1469-8986.1993.tb01731.x . ПМИД 8434081 .
- ^ Даймонд Л.М., Фагундес С.П., Баттерворт М.Р. (2011). «Стиль привязанности, тон блуждающего нерва и эмпатия во время взаимодействия матери и подростка». Журнал исследований подросткового возраста . 22 (1): 165–184. дои : 10.1111/j.1532-7795.2011.00762.x .
- ^ Гроссман П., Вильгельм Ф.Х., Шперле М. (август 2004 г.). «Дыхательная синусовая аритмия, сердечный блуждающий контроль и повседневная активность». Американский журнал физиологии. Физиология сердца и кровообращения . 287 (2): H728–34. дои : 10.1152/ajpheart.00825.2003 . ПМИД 14751862 .
- ^ Jump up to: а б Хауленд Р.Х. (июнь 2014 г.). «Стимуляция блуждающего нерва» . Текущие отчеты по поведенческой нейронауке . 1 (2): 64–73. дои : 10.1007/s40473-014-0010-5 . ПМК 4017164 . ПМИД 24834378 .
- ^ Jump up to: а б Поргес С.В., Дуссар-Рузвельт Дж.А., Маити А.К. (2008). «Вагальный тонус и физиологическая регуляция эмоций». Монографии Общества исследований детского развития . 59 (2–3): 167–86. дои : 10.1111/j.1540-5834.1994.tb01283.x . ПМИД 7984159 .
- ^ Брок С., Джессен Н., Брок Б., Якобсен П.Е., Хансен Т.К., Рантанен Дж.М., Риахи С., Димитрова Ю.К., Донс-Йенсен А., Азиз К., Древес А.М., Фармер А.Д. (октябрь 2017 г.). «Сердечный тонус блуждающего нерва, неинвазивный показатель парасимпатического тонуса, является клинически значимым инструментом при сахарном диабете 1 типа». Диабетическая медицина . 34 (10): 1428–1434. дои : 10.1111/dme.13421 . ПМИД 28703868 . S2CID 25030686 .
- ^ Jump up to: а б с Монтано Н., Русконе Т.Г., Порта А., Ломбарди Ф., Пагани М., Маллиани А. (октябрь 1994 г.). «Анализ энергетического спектра вариабельности сердечного ритма для оценки изменений симпато-вагального баланса при градуированном ортостатическом наклоне» . Тираж . 90 (4): 1826–31. дои : 10.1161/01.CIR.90.4.1826 . ПМИД 7923668 .
- ^ Нунан Д., Сандеркок Г.Р., Броди Д.А. (ноябрь 2010 г.). «Количественный систематический обзор нормальных значений кратковременной вариабельности сердечного ритма у здоровых взрослых». Стимуляция и клиническая электрофизиология . 33 (11): 1407–17. дои : 10.1111/j.1540-8159.2010.02841.x . ПМИД 20663071 . S2CID 44378765 .
- ^ Людвиг, Карл (1847). «О влиянии дыхательных движений на кровоток в системе аорты [на немецком языке]» . Арх Анат Физиол Лейпциг . 13 : 242–302.
- ^ Де Бург Дейли М. (1985), «Взаимодействие между дыханием и кровообращением», Комплексная физиология , John Wiley & Sons, Inc., стр. 529–594, doi : 10.1002/cphy.cp030216 , ISBN 9780470650714
- ^ Хаторн МК (апрель 1987 г.). «Дыхательная синусовая аритмия у новорожденных» . Журнал физиологии . 385 : 1–12. doi : 10.1113/jphysicalol.1987.sp016480 . ПМЦ 1192333 . ПМИД 3656159 .
- ^ Майерс М.М., Файфер В., Хайкен Дж., Старк Р.И. (июнь 1990 г.). «Связь между дыхательной активностью и частотой сердечных сокращений у эмбрионов павианов». Американский журнал физиологии . 258 (6, часть 2): R1479–85. дои : 10.1152/ajpregu.1990.258.6.R1479 . ПМИД 2360694 .
- ^ Хаяно Дж., Ясума Ф., Окада А., Мукаи С., Фудзинами Т. (август 1996 г.). «Дыхательная синусовая аритмия. Феномен, улучшающий легочный газообмен и эффективность кровообращения». Тираж . 94 (4): 842–7. дои : 10.1161/01.CIR.94.4.842 . ПМИД 8772709 .
- ^ Кастеллини М.А., Ри Л.Д., Сандерс Дж.Л., Кастеллини Дж.М., Зентено-Савин Т. (ноябрь 1994 г.). «Изменения в развитии кардиореспираторных паттернов апноэ во сне у северных морских слонов». Американский журнал физиологии . 267 (5, часть 2): R1294–301. дои : 10.1152/ajpregu.1994.267.5.R1294 . ПМИД 7977857 .
- ^ Jump up to: а б Барч Р.П., Шуман А.Ю., Кантельхардт Й.В., Пензель Т., Иванов ПК (июнь 2012 г.). «Фазовые переходы при физиологическом соединении» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (26): 10181–6. Бибкод : 2012PNAS..10910181B . дои : 10.1073/pnas.1204568109 . ПМЦ 3387128 . ПМИД 22691492 .
- ^ Хаяно Дж., Сакакибара Ю., Ямада М., Камия Т., Фудзинами Т., Ёкояма К., Ватанабэ Ю., Таката К. (март 1990 г.). «Суточные колебания блуждающего и симпатического сердечного контроля». Американский журнал физиологии . 258 (3 Части 2): H642–6. дои : 10.1152/ajpheart.1990.258.3.H642 . ПМИД 2316678 .
- ^ Porges SW (1986), «Дыхательная синусовая аритмия: физиологическая основа, количественные методы и клинические последствия», Кардиореспираторная и кардиосоматическая психофизиология , Springer US, стр. 101–115, doi : 10.1007/978-1-4757-0360-3_7 , ISBN 9781475703627
- ^ Пагани М., Ломбарди Ф., Гузетти С., Римольди О., Фурлан Р., Пиццинелли П., Сандроне Дж., Мальфатто Дж., Делл'Орто С., Пиккалуга Э. (август 1986 г.). «Силовой спектральный анализ вариабельности сердечного ритма и артериального давления как маркер симпато-вагального взаимодействия у человека и собаки в сознании» . Исследование кровообращения . 59 (2): 178–93. дои : 10.1161/01.RES.59.2.178 . hdl : 2434/205812 . ПМИД 2874900 .
- ^ Гроссман П., ван Бик Дж., Вентьес К. (ноябрь 1990 г.). «Сравнение трех методов количественного определения респираторной синусовой аритмии». Психофизиология . 27 (6): 702–14. дои : 10.1111/j.1469-8986.1990.tb03198.x . ПМИД 2100356 .
- ^ Дик Т.Э., Се Ю.Х., Дхингра Р.Р., Бэкей Д.М., Галан Р.Ф., Вервейн Э., Моррис К.Ф. (2014). «Кардиореспираторная связь». Центральная нервная система, контролирующая дыхание . Прогресс в исследованиях мозга. Том. 209. Эльзевир. стр. 191–205. дои : 10.1016/b978-0-444-63274-6.00010-2 . ISBN 9780444632746 . ПМК 4052709 . ПМИД 24746049 .
- ^ Гроссман, Пол; Тейлор, Эдвин В. (2007). «На пути к пониманию респираторной синусовой аритмии: связь с тонусом сердечного блуждающего нерва, эволюцией и биоповеденческими функциями». Биологическая психология . 74 (2): 263–285. doi : 10.1016/j.biopsycho.2005.11.014 . ISSN 0301-0511 . ПМИД 17081672 . S2CID 16818862 .
- ^ Jump up to: а б Хаяно, Дзюнъитиро; Ясума, Фумихико (1 апреля 2003 г.). «Гипотеза: дыхательная синусовая аритмия является внутренней функцией покоя сердечно-легочной системы» . Сердечно-сосудистые исследования . 58 (1): 1–9. дои : 10.1016/s0008-6363(02) 00851-9 ISSN 0008-6363 . ПМИД 12667941 .
- ^ Бен-Тал А , Шамайлов С.С., Патон Ю.Ф. (апрель 2012 г.). «Оценка физиологического значения дыхательной синусовой аритмии: взгляд за рамки вентиляционно-перфузионной эффективности» . Журнал физиологии . 590 (8): 1989–2008. дои : 10.1113/jphysicalol.2011.222422 . ПМЦ 3573317 . ПМИД 22289913 .
- ^ Хаяно Дж., Ясума Ф., Окада А., Мукаи С., Фудзинами Т. (август 1996 г.). «Дыхательная синусовая аритмия. Феномен, улучшающий легочный газообмен и эффективность кровообращения». Тираж . 94 (4): 842–7. дои : 10.1161/01.cir.94.4.842 . ПМИД 8772709 .
- ^ Jump up to: а б Льюис Г.Ф., Фурман С.А., МакКул М.Ф., Поргес С.В. (февраль 2012 г.). «Статистические стратегии количественной оценки респираторной синусовой аритмии: эквивалентны ли обычно используемые показатели?» . Биологическая психология . 89 (2): 349–64. doi : 10.1016/j.biopsycho.2011.11.009 . ПМК 3269511 . ПМИД 22138367 .
- ^ Jump up to: а б с Грациано П., Дерефинко К. (сентябрь 2013 г.). «Сердечный вагусный контроль и адаптивное функционирование детей: метаанализ» . Биологическая психология . 94 (1): 22–37. doi : 10.1016/j.biopsycho.2013.04.011 . ПМК 4074920 . ПМИД 23648264 .
- ^ Маси CM, Хоукли LC, Рикетт EM, Качиоппо JT (февраль 2007 г.). «Дыхательная синусовая аритмия и болезни старения: ожирение, сахарный диабет и гипертоническая болезнь» . Биологическая психология . 74 (2): 212–23. doi : 10.1016/j.biopsycho.2006.07.006 . ПМК 1804292 . ПМИД 17034928 .
- ^ Коннелл А.М., Хьюз-Скализ А., Клостерманн С., Азем Т. (октябрь 2011 г.). «Материнская депрессия и сердце воспитания: дыхательная синусовая аритмия и аффективная динамика во время взаимодействия родителей и подростков». Журнал семейной психологии . 25 (5): 653–62. дои : 10.1037/a0025225 . ПМИД 21875198 .
- ^ Поргес, Юго-Запад; Дуссар-Рузвельт, Дж. А.; Маити, АК (1994). «Вагальный тонус и физиологическая регуляция эмоций». Монографии Общества исследований детского развития . 59 (2–3): 167–86. дои : 10.1111/j.1540-5834.1994.tb01283.x . ISSN 0037-976X . JSTOR 1166144 . ПМИД 7984159 .
Обзор исследований показывает, что базовые уровни сердечного тонуса блуждающего нерва и способности реактивности вагусного тона связаны с поведенческими показателями реактивности, выражением эмоций и навыками саморегуляции. Таким образом, мы предполагаем, что сердечный тонус блуждающего нерва может служить показателем регуляции эмоций. Исторически блуждающий нерв и другие компоненты парасимпатической нервной системы не включались в теории эмоций.
- ^ Jump up to: а б Поргес SW (июль 1995 г.). «Ориентирование в оборонительном мире: модификации нашего эволюционного наследия у млекопитающих. Поливагальная теория» . Психофизиология . 32 (4): 301–18. дои : 10.1111/j.1469-8986.1995.tb01213.x . ПМИД 7652107 .
- ^ Поргес SW (август 2003 г.). «Поливагальная теория: филогенетический вклад в социальное поведение». Физиология и поведение . 79 (3): 503–13. дои : 10.1016/S0031-9384(03)00156-2 . ПМИД 12954445 . S2CID 14074575 .
- ^ Поргес SW (декабрь 2003 г.). «Социальная активность и привязанность: филогенетическая перспектива». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1008 (1): 31–47. Бибкод : 2003NYASA1008...31P . дои : 10.1196/анналы.1301.004 . ПМИД 14998870 . S2CID 1377353 .
- ^ Монтейро, Диана (2018). «Кардиореспираторные взаимодействия, ранее идентифицированные как млекопитающие, присутствуют и у примитивных двоякодышащих рыб» . Достижения науки . 4 (2): eaaq0800. Бибкод : 2018SciA....4..800M . дои : 10.1126/sciadv.aaq0800 . ПМК 5833999 . ПМИД 29507882 .
- ^ Тейлор, EW (2010). «Вегетативная регуляция кардиореспираторных взаимодействий у рыб, амфибий и рептилий» . Бразильский журнал медицинских и биологических исследований . 43 (7): 600–610. дои : 10.1590/S0100-879X2010007500044 . hdl : 11449/21090 . ПМИД 20464342 .
- ^ Jump up to: а б Малик, М.; Биггер, Джей Ти; Камм, Эй Джей; Кляйгер, Р.Э.; Маллиани, А.; Мосс, Эй Джей; Шварц, П.Дж. (март 1996 г.). «Вариабельность сердечного ритма. Стандарты измерения, физиологическая интерпретация и клиническое использование. Рабочая группа Европейского общества кардиологов и Североамериканского общества кардиостимуляции и электрофизиологии» . Европейский кардиологический журнал . 17 (3): 354–81. doi : 10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a014868 . ПМИД 8737210 .
- ^ Майерс М.М., Эллиотт А.Дж., Одендал Х.Дж., Берд Л., Ангал Дж., Гроневальд С., Ньюджент Дж.Д., Ян Дж.С., Ислер Дж.Р., Дьюкс К.А., Робинсон Ф., Файфер В.П. (август 2017 г.). «Кардиореспираторная физиология в исследовании безопасного перехода: протокол, методы и нормативные значения у необлученных младенцев» . Акта Педиатрика . 106 (8): 1260–1272. дои : 10.1111/apa.13873 . ПМК 5530586 . ПМИД 28419567 .
- ^ ДеБенедиттис Дж., Чигада М., Бьянки А., Синьорини М.Г., Черутти С. (апрель 1994 г.). «Вегетативные изменения во время гипноза: анализ спектра мощности вариабельности сердечного ритма как маркер симпато-вагального баланса». Международный журнал клинического и экспериментального гипноза . 42 (2): 140–52. дои : 10.1080/00207149408409347 . ПМИД 8200716 .