Das Moderne Verständnis von HRV und ANS


Das zentrale Nervensystem (ZNS) vermittelt die Verteilung von Ressourcen, um mit internen und externen Anforderungen zurechtzukommen. Wahrnehmung und vermutete Bedrohungen des Überlebens können eine massive Reduktion des Tonus des PNS zur Folge haben und eine reziproke Exzitation des SNS-Tonus. Die Abstimmung zwischen internen und externen Bedürfnissen kann zur Entwicklung von Definitionen von Belastung und Homöostase verwendet werden. In diesem Modell sind Belastung und Homöostase abhängig von einander. Homöostase spiegelt die Regulation der inneren Organe wider und Belastung die Zurückstellung innerer Bedürfnisse als Reaktion auf externe Ansprüche. Deshalb kann die Messung des PNS-Tonus die hinweisende Variable zur Definition von Belastung und Belastungsempfindlichkeit liefern.

Belastung und Empfindlichkeit dafür können daher als Abwesenheit größerer Veränderungen des SNS-Tonus definiert warden. In der Forschung zur Beurteilung von Stress bei gesunden neugeborenen Kindern verläuft eine Reduktion des PNS-Tonus parallel mit einer Verstärkung des SNS-Tonus. Stark beeinträchtigte Kinder können möglicherweise keine Reaktivität des SNS auslösen und daher kann der Tonus des SNS niedrig sein. Diese Kinder haben generell einen niedrigen PNS-Tonus und sehr wenig PNS Reaktivität. Klinisch würden sie als chronisch gestresst und physiologisch instabil beschrieben. Daher kann eine Reduktion des PNS-Tonus im Verhältnis zum SNS-Tonus Stress definieren und ein hoher PNS-Tonus, der einem Stressor vorausgeht, würde einen niedrige Stressempfindlichkeit repräsentieren, während ein hoher Tonus des PNS für eine hohe Stressempfindlichkeit stehen würde. Daher werden Menschen, die Probleme mit der Homöostase zeigen, die größte Stressempfindlichkeit haben.

In vielen physiologischen Systemen manifestiert sich eine effiziente neural Kontrolle als rhythmische physiologische Variabilität und innerhalb normaler Parameter gilt: je größer die Amplitude der Oszillation, desto gesunder ist der Proband. Je größer die Amplitude organizierter rhythmischer physiologischer Variabilität, desto größer das Antwortpotential oder der mögliche Verhaltensspielraum. Individuen mit einer schwächeren physiologischen Variabilität würden dann eine fehlende physiologische und Verhaltensflexibilität als Reaktion auf Anforderungen der Umgebung zeigen. Das ist die Situation, die bei schwerkranken Kindern beobachtet wurde.

Stimulation anderer Afferenzen des PNS scheinen einen reflektiven Anstieg des kardialen vagalen Tonus hervorzurufen und daher scheint das letztere den generellen Aufwand des PNS für die Organe widerzuspiegeln.

Das am meisten verfügbare Maß der PNS-Aktivität wird vom Herzfrequenzmuster als Reaktion auf Atmung abgeleitet, d.h. die respiratorische Sinusarrhythmie. Die Herzfrequenz nimmt unter der Kontrolle efferenter parasympathischer Impulse entlang des Vagusnervs mit der Inspiration zu und verlangsamt sich während der Exspiration. Herzfrequenzschemata sind wie Verhaltensprozesse abhängig vom Status des Nervensystems und der Qualität des neuralen Feedbacks. Stress führt zu einer Fehlorganisation der rhythmischen Struktur sowohl des Verhaltens als auch des autonomen Status. Daher liefern Messungen des kardialen vagalen Tonus ein Fenster zu den zentralen Vorgängen, die für organisiertes Verhalten nötig sind. Wenn der Vagustonus ein sensitiver Index für den Funktionszustand des nervensystems ist, würden wir vorhersagen, dass Menschen mit einem höheren vagalen Tonus ein breiteres Spektrum kompetenten Verhaltens zeigen.

Das Schema der Herzfrequenz spiegelt das kontinuierliche Feedback zwischem dem ZNS und den peripheren autonomen Rezeptoren wider. Die primäre Quelle der HRV wird durch phasische Anstiege und Abfälle des neuralen efferenten Signals des Vagus zum Herzen vermittelt. Je größer der Bereich der phasischen Anstiege und Abfölle, desto “gesünder” ist der Mensch. Eine Abschwächung im Bereich der homöostatischen Funktion veräuft parallel mit einer Reduktion des Vagustonus.

Die HRV it ein Kennzeichen neuronaler Feedbackmechanismen und kann den Gesundheitszustand anzeigen oder die Fähigkeit eines Menschen, physiologische Ressourcen zu organisieren, um angemessen zu reagieren. Daher ist der Verhaltensspektrum um so breiter, desto besser die physiologische Variabilität „organisiert“ ist. Zustände, die durch verminderte vagale Einflüsse charakterisiert sind, entsprechen einer reduzierten Verhaltensflexibilität als Reaktion auf Anforderungen des Umgebung. So ist nicht nur das basale Niveau des Vagustonus (messbar während des Schlafs) wichtig, sondern auch das vagale Ansprechvermögen während sensorischer und kognitiver Herausforderungen. Menschen mit einem größeren vagalen Ansprechvermögen wie beispielsweise einer größeren Herzfrequenzakzelleration zeigten auch weniger Zeichen für Probleme einer Fehlbelastung.

ECG

Die Herzfrequenzvariabilität als ein Marker der Aktivitäten des ANS
Die HRV basiert auf dem Zeitunterschied zwischen jedem Herzschlag (R-Welle) (siehe oben), d.h. der Schlag-zu-Schlag-Variabilität. Jede R-Welle steht für eine Kontraktion des Herzen und korrespondiert mit dem Puls. Die Schlag-zu-Schlag-Variabilität wird durch das autonome Nervensystem beeinflusst.

Normalerweise sollte der Herzschlag von Schlag zu Schlag unter der Kontrolle sowohl des SNS als auc des PNS variieren (das SNS beschleunigt und das PNS verlangsamt die Herzfrequenz). Die HRV ist das Ergebnis der Interaktion zwischen diesen beiden Systemen. Es ist wissenschaftlich anerkannt, dass diese Interaktion am Herzen ein Abbild des allgemeinen Gleichgewichts oder Ungleichgewichts des ANS im Körper ist. Zum Beispiel ist eine Dominanz des SNS am Herzen daher ein Zeichen für eine generelle sympathische Dominanz im autonomen Nervensystem. Dies würde ein System unter chronischem Stress und eine Empfindlichkeit für weiteren Stress anzeigen. Ein überaktives ANS ist ein Zeichen für ein System, das gegenwärtig unter Stress steht, da ein ausgeglichenes ANS wichtig für eine effektive Stressbewältigung ist.

Kürzlich durchgeführte Forschung zeigt, wie unsere Persönlichkeit und Gedankenprozesse die Gesundheit und die auch HRV beeinflussen. Aufrechterhaltene positive effective Zustände führen zu einem klaren und genau bestimmbaren Modus, der physiologischen Funktion, der die natürlichen Regenerationsprozesse des Körpers zu vereinfachen scheint. Physiologische Kohärenz – ein Schema ähnlich der Sinuswelle im Herzrhythmus, eine erhöhte Synchronisation von Herz und Gehirn und ein Mitreißen diverser physiologischer Systems treten nach positivem Gedankenfokus auf und positive Emotionen können ausgedehnte Phasen dieser physiologischen Bewegung hervorrufen.

Ein gesundes physiologisches System hat die folgenden Charakteristika:
• Effiziente neurale Kontrolle
• Rhythmische physiologische Variabilität innerhalb normaler Grenzen
• Größeres Reaktionspotential auf Herausforderungen
• Größeres Spektrum an Ansprechverhalten

Eine verminderte physiologische Variabilität ist assoziiert mit fehlender psychologischer und Verhaltensflexibilität als Reaktion auf Anforderungen des Umgebung. Eine Reduktion der HRV ist daher nicht nur ein Hinweis für mangelnde physiologische Variabilität, sondern im weiten Sinne auch eine Abbildung verminderter psychologischer und Verhaltensflexibilität.

Obwohl unser Verständnis von der Bedeutung der HRV noch lange nicht vollständig ist, scheint sie ein Kennzeichen von sowohl dynamischer als auch kumulativer Belastung zu sein. Als ein dynamischer Marker für Belastung scheint die HRV sensitive und reaktiv auf akuten Stress zu sein. Unter Laborbedingungen hat mentale Belastung (einschließlich komplexer Entscheidungsfindung und dem Halten öffentlicher Reden) die HRV vermindert. Als ein Kennzeichen von kumulativem Verschleiß nimmt die HRV nachgewiesenermaßen mit dem Alterungsprozess ab. Obwohl die Herzfrequenz in Ruhe sich mit zunehmendem Alter nicht significant verändert, gibt e seine Abnahme der HRV aufgrund eines verringerten Vagustonus und verminderter betaadrenerger Ansprechbarkeit. Im Gegensatz dazu wurde gezeigt, dass regelmäßige körperliche Aktivität (die den Alterungsprozess verlangsamt) die HRV erhöht, vermutlich durch eine Verstärkung des vagalen Tonus.

Kurzgefaßt scheint die HRV ein Kennzeichen zweier Prozesse zu sein, die relevant für die Konzeptualisierung von allostatischer Last sind: (1) häufige Aktivierung (kurzfristige Inklinationen der HRV als Reaktion auf akuten Stress); und (b) inadäquate Reaktion (langfristige vagale Abnahme, die zur Überaktivität des gegenregulatorischen Systems führt --in diesem Fall der sympathischen Kontrolle des Herzrhythmus).

Mehere Studien legen nun eine Verbindung zwischen negative Emotionen (wie Angst und Feindseligkeit) und reduzierter HRV nahe. Querschnittsassoziation zwischen Angst und verminderter HRV (wie durch zwei Time-Domain Messungen bewertet). Niedrigere HRV bei Menschen, die nach dem Minnesota Multiphasic Personality Inventory “sehr besorgt” waren.

Autonomic Balance Analysis - ANS