Vagale toon
In de meeste gevallen wordt de vagale toon niet rechtstreeks gemeten. In plaats daarvan worden de processen die door de nervus vagus worden beïnvloed – met name de hartslag en de variabiliteit van de hartslag – gemeten en gebruikt als surrogaat voor de vagale tonus. Een verhoogde vagale tonus (en dus vagale werking) gaat in het algemeen gepaard met een lagere hartslag en een grotere variabiliteit van de hartslag. Tijdens graded orthostatic tilt is de terugtrekking van de vagale tonus echter een indirecte indicator van de cardiovasculaire fitheid.
Vagale innervatie van het hartEdit
De hartslag wordt grotendeels geregeld door de interne pacemakeractiviteit van het hart. In een gezond hart is de belangrijkste pacemaker een verzameling cellen op de grens van de boezems en de vena cava, de sinoatriale knoop genaamd. Hartcellen vertonen een automatisme, het vermogen om elektrische activiteit te genereren onafhankelijk van externe stimulatie. De elektrische activiteit die spontaan door de sinoatriale knoop wordt gegenereerd, bepaalt het tempo voor de rest van het hart.
Bij afwezigheid van externe prikkels houdt sinoatriale pacing de hartslag doorgaans tussen 60-100 slagen per minuut (bpm). De twee takken van het autonome zenuwstelsel werken samen om de hartslag te verhogen of te verlagen. De nervus vagus werkt in op de sinoatriale knoop, vertraagt de geleiding en moduleert de vagale toon, via de neurotransmitter acetylcholine en stroomafwaartse veranderingen in de ionenstromen en het calcium in de hartcellen. Vanwege het effect op de hartslag en de cardiovasculaire gezondheid kan de vagale tonus worden gemeten en begrepen door de correlatie met hartslagmodulatie en hartslagvariabiliteit te onderzoeken.
Respiratoire sinusaritmieEdit
Respiratoire sinusaritmie (RSA) is typisch een goedaardige, normale variatie in de hartslag die optreedt tijdens elke ademhalingscyclus: de hartslag neemt toe bij het inademen en neemt af bij het uitademen. RSA werd voor het eerst herkend door Carl Ludwig in 1847, maar wordt nog steeds niet goed begrepen. Het is waargenomen bij mensen vanaf de vroegste levensfasen tot in de volwassenheid, en komt voor bij verschillende diersoorten.
Tijdens het inademen daalt de intra-thoracale druk door de contractie en neerwaartse beweging van het diafragma en de uitzetting van de borstholte. Hierdoor daalt ook de atriale druk, waardoor de bloedstroom naar het hart toeneemt, wat op zijn beurt de ontstekingsreactie van de baroreceptoren vermindert, waardoor de vagale tonus afneemt. Dit veroorzaakt een toename van de hartslag.
Tijdens de uitademing ontspant het diafragma zich, beweegt omhoog, en vermindert de omvang van de borstholte, waardoor de intrathoracale druk toeneemt. Deze drukverhoging remt de veneuze terugvoer naar het hart, wat resulteert in zowel verminderde atriale expansie als verhoogde activering van de baroreceptoren. This relieves the suppression of vagal tone and leads to a decreased heart rate.
RSA als een vagale toon schatterEdit
Respiratoire sinus aritmie wordt vaak gebruikt als een niet-invasieve methode voor het onderzoeken van vagale toon, in fysiologische, gedragsmatige, en een aantal klinische studies. Dit kan worden gedaan met behulp van elektrocardiografie (ECG)-opnamen, hoewel er ook andere methoden worden ontwikkeld die gebruik maken van de interacties tussen ECG en ademhaling. Bij de interpretatie van RSA-metingen moet echter voorzichtig te werk worden gegaan, omdat verschillende factoren, waaronder verschillen tussen individuen, de relatie tussen RSA en vagale tonus kunnen veranderen.
Evolutie en fysiologie
Er is gesuggereerd dat de RSA is geëvolueerd om energie te sparen voor zowel het hart als de ademhaling door de hartslag te verlagen en door ineffectieve ventilatie te onderdrukken tijdens de eb van perfusie (bloedtoevoer van slagaders naar haarvaten voor oxygenatie en voeding).
De RSA blijkt toe te nemen bij personen in rusttoestand en af te nemen in een toestand van stress of spanning. De RSA is verhoogd in rugligging en verlaagd in buikligging, en is gemiddeld hoger en meer uitgesproken gedurende de dag in vergelijking met de nacht. RSA is ook uitgebreid gebruikt om de terugtrekking van de vagale tonus in graded orthostatic tilt te kwantificeren.
Typisch neemt de expressie van RSA af met de leeftijd. Volwassenen met een uitstekende cardiovasculaire gezondheid, zoals duurlopers, zwemmers en fietsers, hebben echter waarschijnlijk een meer geprononceerde RSA. Professionele atleten behouden gemiddeld een zeer hoge vagale tonus en bijgevolg hogere RSA-niveaus. RSA is minder prominent aanwezig bij mensen met diabetes en hart- en vaatziekten.
Inzichten in psychologie en ziekteEdit
Vagale tonus onderzoek heeft de potentie om inzicht te bieden in sociaal gedrag, sociale interacties, en de menselijke psychologie. Veel van dit werk is gericht op pasgeborenen en kinderen. De baseline vagale toon kan worden gebruikt als een potentiële voorspeller van gedrag of als een signaal van geestelijke gezondheid (met name emotieregulatie, angst, en internaliserende en externaliserende stoornissen).
De polyvagale theorie van Porges is een invloedrijk model van hoe de vagale paden reageren op nieuwigheid en op stressvolle externe stimuli. De theorie stelt voor dat er twee vagale systemen zijn, één dat gedeeld wordt met reptielen en amfibieën en een tweede, recenter, systeem dat uniek is voor zoogdieren. De twee paden gedragen zich verschillend en kunnen elkaar tegenwerken. Deze theorie kan verschillende psychofysiologische verschijnselen en psychosomatische aandoeningen verklaren. Recente studies wijzen er echter op dat het vagale “systeem” dat door Porges als uniek voor zoogdieren wordt beschreven, al lang voor de evolutie van zoogdieren bestond.
RSA en vagale toon worden gebruikt als markers om de ernst van neurologische ontwikkelingsstoornissen zoals Autisme Spectrum Stoornissen te helpen bepalen. Kinderen met een veiliger gehechtheid aan hun moeder vertoonden een grotere empathische responsiviteit, minder sociale remming, en een hogere vagale tonus.
Andere schattingen van vagale tonusEdit
Er zijn verschillende methoden om vagale tonus te schatten anders dan het meten van RSA, waaronder:
- Indexen van beat-to-beat variabiliteit, zoals RMSSD gerapporteerd door The Task Force of the European Society of Cardiology and Heart Rhythm Society. Frequentieanalyse van de hartslag in het bereik van 0,15-0,4 Hz is gerapporteerd om de vagale toon te kwantificeren.
- Berekening van het “power spectrum”, of de verhouding tussen de laagfrequente en hoogfrequente spectrale componenten, van de hartslagvariabiliteit. This has been used to measure the change in sympatho-vagal balance during hypnosis.