stringtranslate.com

тон блуждающего нерва

Тонус блуждающего нерва — это активность блуждающего нерва (10-й черепной нерв ) и фундаментальный компонент парасимпатической ветви автономной нервной системы . Эта ветвь нервной системы не находится под сознательным контролем и в значительной степени отвечает за регуляцию нескольких отделов тела в состоянии покоя. Активность блуждающего нерва приводит к различным эффектам, включая: снижение частоты сердечных сокращений, вазодилатацию/сужение сосудов , железистую активность в сердце , легких и пищеварительном тракте , печени, регуляцию иммунной системы, а также контроль желудочно-кишечной чувствительности, моторики и воспаления. [ 1]

В этом контексте тон конкретно относится к непрерывной природе базового парасимпатического действия, которое оказывает блуждающий нерв. В то время как базовый вагальный вход постоянен, степень стимуляции, которую он оказывает, регулируется балансом входов от симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы, причем парасимпатическая активность обычно доминирует. Вагальный тон часто используется для оценки функции сердца, а также полезен для оценки эмоциональной регуляции и других процессов, которые изменяют или изменяются изменениями в парасимпатической активности. [2] [3]

Измерения тонуса блуждающего нерва могут быть выполнены с помощью инвазивных или неинвазивных процедур. Инвазивные процедуры составляют меньшинство и включают стимуляцию блуждающего нерва с помощью специальных ручных, дыхательных или электрических методов. Неинвазивные методы в основном полагаются на исследование частоты сердечных сокращений и ее вариабельности . [4] [5] [6]

Неинвазивная количественная оценка тонуса блуждающего нерва

В большинстве случаев тонус блуждающего нерва не измеряется напрямую. Вместо этого измеряются процессы, на которые влияет блуждающий нерв , в частности частота сердечных сокращений и вариабельность сердечного ритма, и используются в качестве суррогата для тонуса блуждающего нерва. Повышенный тонус блуждающего нерва (и, следовательно, действие блуждающего нерва) обычно ассоциируется с более низкой частотой сердечных сокращений и повышенной вариабельностью сердечного ритма. Однако во время постепенного ортостатического наклона снижение тонуса блуждающего нерва является косвенным показателем состояния сердечно-сосудистой системы. [7]

Вагальная иннервация сердца

Частота сердечных сокращений в значительной степени контролируется внутренней кардиостимуляторной активностью сердца. В здоровом сердце основным кардиостимулятором является совокупность клеток на границе предсердий и полой вены, называемая синоатриальным узлом . Клетки сердца проявляют автоматизм, способность генерировать электрическую активность независимо от внешней стимуляции. Электрическая активность, спонтанно генерируемая синоатриальным узлом, задает ритм для остальной части сердца. [1]

При отсутствии внешних стимулов синоатриальная стимуляция обычно, во время бодрствования, поддерживает частоту сердечных сокращений в диапазоне 60–100 ударов в минуту (уд/мин). [8] Две ветви автономной нервной системы работают вместе, чтобы увеличить или замедлить частоту сердечных сокращений. Блуждающий нерв действует на синоатриальный узел, замедляя его проводимость и модулируя тонус блуждающего нерва через нейротрансмиттер ацетилхолин и последующие изменения в ионных токах и кальции сердечных клеток. [4] Из-за его влияния на частоту сердечных сокращений и здоровье сердца, тонус блуждающего нерва можно измерить и понять, исследуя его корреляцию с модуляцией частоты сердечных сокращений и вариабельностью частоты сердечных сокращений . [5]

Дыхательная синусовая аритмия

Респираторная синусовая аритмия (РСА) — это, как правило, доброкачественное, нормальное изменение частоты сердечных сокращений, которое происходит во время каждого цикла дыхания: частота сердечных сокращений увеличивается при вдохе и уменьшается при выдохе. [1] РСА была впервые обнаружена Карлом Людвигом в 1847 году [9], но до сих пор не до конца изучена. [10] Она наблюдается у людей с ранних стадий жизни до зрелого возраста, [11] [1] и встречается у нескольких различных видов. [12] [13] [14]

Во время вдоха внутригрудное давление снижается из-за сокращения и движения вниз диафрагмы и расширения грудной полости. В результате также снижается предсердное давление , что приводит к увеличению притока крови к сердцу, что в свою очередь снижает реакцию барорецепторов , что снижает тонус блуждающего нерва. Это приводит к увеличению частоты сердечных сокращений. [1]

Во время выдоха диафрагма расслабляется, двигаясь вверх, и уменьшает размер грудной полости, вызывая увеличение 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]

Частота сердечных сокращений (ЧСС) (первая строка), дыхательный объем (Vt) (вторая строка), Vt и наложенный ЧСС (третья строка). Отчетливо видна модуляция ЧСС: ЧСС увеличивается при вдохе и уменьшается при выдохе.
Частота сердечных сокращений (ЧСС) (первая строка), сигнал ЭКГ (вторая строка) и дыхание (третья строка) новорожденного в 15-секундной записи. ЧСС выражает колебания, синхронные по отношению к дыханию.
Оценка величины RSA на основе многомерного подхода, основанного на совместном анализе ЭКГ и дыхания. [15] Зеленая линия показывает вариации частоты сердечных сокращений, усредненные по нескольким циклам дыхания. Это наглядно демонстрирует тенденции, типичные для RSA.

RSA как оценщик тонуса блуждающего нерва

Респираторная синусовая аритмия (РСА) часто используется как неинвазивный метод исследования тонуса блуждающего нерва в физиологических, поведенческих и нескольких клинических исследованиях. [16] [17] [18] Это можно сделать с помощью записи электрокардиографии (ЭКГ), [19] хотя разрабатываются и другие методы, которые используют преимущества взаимодействия между ЭКГ и дыханием . [20] [15] Однако интерпретация измерений РСА должна проводиться с осторожностью, поскольку несколько факторов, включая различия между людьми, могут изменить связь между РСА и тонусом блуждающего нерва. [21]

Эволюция и физиология

Было высказано предположение, что RSA могла развиться для экономии энергии как для сердечной, так и для дыхательной систем за счет снижения частоты сердечных сокращений [22] и 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 уменьшается в состоянии стресса или напряжения. Он увеличивается в положении лежа на спине и уменьшается в положении лежа на животе, и 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 уменьшается с возрастом. [26] Однако взрослые с отличным здоровьем сердечно-сосудистой системы, такие как бегуны на выносливость, пловцы и велосипедисты, вероятно, будут иметь более выраженную 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

Исследование тонуса блуждающего нерва 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 может использоваться либо как потенциальный предиктор поведения, либо как сигнал психического здоровья (в частности, регуляции эмоций , тревожности , а также расстройств интернализации и экстернализации ). [28] [29]

Поливагальная теория Порджеса является влиятельной моделью того, как вагальные пути реагируют на новизну и стрессовые внешние стимулы. [30] [31] [32] Теория предполагает, что существуют две вагальные системы, одна из которых свойственна рептилиям и амфибиям , а вторая, более поздняя, ​​система уникальна для млекопитающих . Эти два пути ведут себя по-разному и могут работать друг против друга. Эта теория может объяснить несколько психофизиологических явлений и психосоматических заболеваний . [30] [26] Однако недавние исследования показывают, что вагальная «система», описанная Порджесом как уникальная для млекопитающих, существовала задолго до эволюции млекопитающих. [33] [34]

Другие оценки тонуса блуждающего нерва

Помимо измерения RSA существует несколько методов оценки тонуса блуждающего нерва, в том числе:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdef Berntson GG, Cacioppo JT, Quigley KS (март 1993). "Респираторная синусовая аритмия: автономное происхождение, физиологические механизмы и психофизиологические последствия". Психофизиология . 30 (2): 183–96. doi :10.1111/j.1469-8986.1993.tb01731.x. PMID  8434081.
  2. ^ Даймонд Л.М., Фагундес К.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. doi :10.1111/j.1532-7795.2011.00762.x.
  3. ^ Grossman P, Wilhelm FH, Spoerle M (август 2004 г.). «Респираторная синусовая аритмия, сердечный вагальный контроль и повседневная активность». American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology . 287 (2): H728–34. doi :10.1152/ajpheart.00825.2003. PMID  14751862.
  4. ^ ab Howland RH (июнь 2014 г.). «Стимуляция блуждающего нерва». Current Behavioral Neuroscience Reports . 1 (2): 64–73. doi :10.1007/s40473-014-0010-5. PMC 4017164. PMID  24834378 . 
  5. ^ ab Porges SW, Doussard-Roosevelt JA, Maiti AK (2008). «Тонус блуждающего нерва и физиологическая регуляция эмоций». Монографии Общества исследований в области развития детей . 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 (октябрь 2017 г.). «Тонус блуждающего нерва сердца, неинвазивный способ измерения парасимпатического тонуса, является клинически значимым инструментом при сахарном диабете 1 типа». Diabetic Medicine . 34 (10): 1428–1434. doi :10.1111/dme.13421. PMID  28703868. S2CID  25030686.
  7. ^ abc Montano N, Ruscone TG, Porta A, Lombardi F, Pagani M, Malliani A (октябрь 1994 г.). «Анализ спектра мощности вариабельности сердечного ритма для оценки изменений симпатовагального баланса во время градуированного ортостатического наклона». Circulation . 90 (4): 1826–31. doi : 10.1161/01.CIR.90.4.1826 . PMID  7923668.
  8. ^ Nunan D, Sandercock GR, Brodie DA (ноябрь 2010 г.). «Количественный систематический обзор нормальных значений краткосрочной вариабельности сердечного ритма у здоровых взрослых». Pacing and Clinical Electrophysiology . 33 (11): 1407–17. doi :10.1111/j.1540-8159.2010.02841.x. PMID  20663071. S2CID  44378765.
  9. ^ Людвиг, Карл (1847). «О влиянии дыхательных движений на кровоток в аортальной системе [на немецком языке]». Arch Anat Physiol Leipzig . 13 : 242–302.
  10. ^ Де Бург Дейли М (1985), «Взаимодействие между дыханием и кровообращением», Comprehensive Physiology , John Wiley & Sons, Inc., стр. 529–594, doi :10.1002/cphy.cp030216, ISBN 9780470650714
  11. ^ Hathorn MK (апрель 1987 г.). «Респираторная синусовая аритмия у новорожденных». Журнал физиологии . 385 : 1–12. doi :10.1113/jphysiol.1987.sp016480. PMC 1192333. PMID  3656159 . 
  12. ^ Myers MM, Fifer W, Haiken J, Stark RI (июнь 1990). «Связь между дыхательной активностью и частотой сердечных сокращений у плодов павианов». The American Journal of Physiology . 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 (август 1996 г.). «Респираторная синусовая аритмия. Феномен, улучшающий легочный газообмен и эффективность кровообращения». Circulation . 94 (4): 842–7. doi :10.1161/01.CIR.94.4.842. PMID  8772709.
  14. ^ Кастеллини МА, Ри ЛД, Сандерс ДЖЛ, Кастеллини ДЖМ, Зентено-Савин Т (ноябрь 1994 г.). «Изменения в развитии кардиореспираторных паттернов апноэ, связанного со сном, у северных морских слонов». Американский журнал физиологии . 267 (5 Pt 2): R1294–301. doi :10.1152/ajpregu.1994.267.5.R1294. PMID  7977857.
  15. ^ ab Bartsch RP, Schumann AY, Kantelhardt JW, Penzel T, Ivanov PC (июнь 2012 г.). «Фазовые переходы в физиологической связи». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 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 (март 1990). «Суточные изменения вагального и симпатического контроля сердца». The American Journal of Physiology . 258 (3 Pt 2): H642–6. doi :10.1152/ajpheart.1990.258.3.H642. PMID  2316678.
  17. ^ Porges SW (1986), «Респираторная синусовая аритмия: физиологическая основа, количественные методы и клинические последствия», Cardiorespiratory and Cardiosomatic Psychophysiology , Springer US, стр. 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 (август 1986 г.). «Спектральный анализ мощности вариабельности сердечного ритма и артериального давления как маркер симпато-вагального взаимодействия у человека и сознательной собаки». Circulation Research . 59 (2): 178–93. doi : 10.1161/01.RES.59.2.178 . hdl : 2434/205812 . PMID  2874900.
  19. ^ Grossman P, van Beek J, Wientjes C (ноябрь 1990 г.). «Сравнение трех методов количественной оценки респираторной синусовой аритмии». Психофизиология . 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). "Кардиореспираторное сопряжение". Центральная нервная система управления дыханием . Прогресс в исследовании мозга. Т. 209. Elsevier. С. 191–205. doi :10.1016/b978-0-444-63274-6.00010-2. ISBN 9780444632746. PMC  4052709 . PMID  24746049.
  21. ^ Гроссман, Пол; Тейлор, Эдвин В. (2007). «К пониманию респираторной синусовой аритмии: связь с сердечным вагальным тоном, эволюцией и биоповеденческими функциями». Биологическая психология . 74 (2): 263–285. doi :10.1016/j.biopsycho.2005.11.014. ISSN  0301-0511. PMID  17081672. S2CID  16818862.
  22. ^ ab Hayano, Junichiro; Yasuma, Fumihiko (2003-04-01). "Гипотеза: респираторная синусовая аритмия является внутренней функцией покоя кардиопульмональной системы". Cardiovascular Research . 58 (1): 1–9. doi : 10.1016/s0008-6363(02)00851-9 . ISSN  0008-6363. PMID  12667941.
  23. ^ Бен-Тал А , Шамаилов С.С., Патон Дж.Ф. (апрель 2012 г.). «Оценка физиологического значения респираторной синусовой аритмии: выход за рамки эффективности вентиляции и перфузии». Журнал физиологии . 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 (август 1996 г.). «Респираторная синусовая аритмия. Феномен, улучшающий легочный газообмен и эффективность кровообращения». Circulation . 94 (4): 842–7. doi :10.1161/01.cir.94.4.842. PMID  8772709.
  25. ^ ab Lewis GF, Furman SA, McCool MF, Porges SW (февраль 2012 г.). «Статистические стратегии количественной оценки респираторной синусовой аритмии: эквивалентны ли обычно используемые показатели?». Biological Psychology . 89 (2): 349–64. doi :10.1016/j.biopsycho.2011.11.009. PMC 3269511 . PMID  22138367. 
  26. ^ abc Грациано П., Дерефинко К. (сентябрь 2013 г.). «Сердечный вагальный контроль и адаптивное функционирование детей: метаанализ». Биологическая психология . 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 (февраль 2007 г.). «Респираторная синусовая аритмия и болезни старения: ожирение, сахарный диабет и гипертония». Биологическая психология . 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 (октябрь 2011 г.). «Материнская депрессия и суть родительства: респираторная синусовая аритмия и аффективная динамика во время родительско-подростковых взаимодействий». Журнал семейной психологии . 25 (5): 653–62. doi :10.1037/a0025225. PMID  21875198.
  29. ^ Porges, SW; Doussard-Roosevelt, JA; Maiti, AK (1994). "Тонус блуждающего нерва и физиологическая регуляция эмоций". Monographs of the Society for Research in Child Development . 59 (2–3): 167–86. doi :10.1111/j.1540-5834.1994.tb01283.x. ISSN  0037-976X. JSTOR  1166144. PMID  7984159. Обзор исследований показывает, что базовые уровни тонуса блуждающего нерва сердца и способности к реактивности тона блуждающего нерва связаны с поведенческими мерами реактивности, выражением эмоций и навыками саморегуляции. Таким образом, мы предполагаем, что тонус блуждающего нерва сердца может служить индексом регуляции эмоций. Исторически блуждающий нерв и другие компоненты парасимпатической нервной системы не были включены в теории эмоций.
  30. ^ ab Porges SW (июль 1995 г.). «Ориентация в оборонительном мире: модификации нашего эволюционного наследия у млекопитающих. Поливагальная теория». Психофизиология . 32 (4): 301–18. doi : 10.1111/j.1469-8986.1995.tb01213.x . PMID  7652107.
  31. ^ Porges SW (август 2003 г.). «Поливагальная теория: филогенетический вклад в социальное поведение». Physiology & Behavior . 79 (3): 503–13. doi :10.1016/S0031-9384(03)00156-2. PMID  12954445. S2CID  14074575.
  32. ^ Porges SW (декабрь 2003 г.). «Социальное взаимодействие и привязанность: филогенетическая перспектива». 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. ^ Монтейро, Диана (2018). «Кардиореспираторные взаимодействия, ранее идентифицированные как присущие млекопитающим, присутствуют у примитивных двоякодышащих рыб». Science Advances . 4 (2): eaaq0800. Bibcode :2018SciA....4..800M. doi : 10.1126/sciadv.aaq0800 . PMC 5833999 . PMID  29507882. 
  34. ^ Тейлор, Э. У. (2010). «Автономный контроль кардиореспираторных взаимодействий у рыб, амфибий и рептилий». Бразильский журнал медицинских и биологических исследований . 43 (7): 600–610. doi : 10.1590/S0100-879X2010007500044 . hdl : 11449/21090 . PMID  20464342.
  35. ^ ab Malik, M.; Bigger, JT; Camm, AJ; Kleiger, RE; Malliani, A.; Moss, AJ; Schwartz, PJ (март 1996 г.). «Изменчивость сердечного ритма. Стандарты измерения, физиологическая интерпретация и клиническое использование. Целевая группа Европейского общества кардиологов и Североамериканского общества кардиостимуляции и электрофизиологии». European Heart Journal . 17 (3): 354–81. doi : 10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a014868 . PMID  8737210.
  36. ^ Myers MM, Elliott AJ, Odendaal HJ, Burd L, Angal J, Groenewald C, Nugent JD, Yang JS, Isler JR, Dukes KA, Robinson F, Fifer WP (август 2017 г.). «Кардиореспираторная физиология в исследовании безопасного прохода: протокол, методы и нормативные значения у неэкспонированных младенцев». Acta Paediatrica . 106 (8): 1260–1272. doi :10.1111/apa.13873. PMC 5530586. PMID 28419567  . 
  37. ^ DeBenedittis G, Cigada M, Bianchi A, Signorini MG, Cerutti S (апрель 1994 г.). «Автономные 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. doi :10.1080/00207149408409347. PMID  8200716.