Ефектът от rVNS дишането

За да разберем това, са необходими основни познания за нервната система на човешкото тяло, с които ще започнем веднага.

Невробиологични принципи [ 1 ]

Нервната система на гръбначните животни, включително хората, е разделена на 2 основни подсистеми:

Централна нервна система (ЦНС) и периферна нервна система (ПНС).

За да разберем как работи дишането на rVNS, ЦНС все още не е толкова важна, поради което пропускаме обяснение за нея.

Сега се фокусираме повече върху PNS.

PNS отново е разделена на 2 функционални подсистеми:

Соматичната и вегетативната/автономна част.

Соматична система

Контролира всичко, което можем съзнателно да контролираме, като нашите мускули и други рефлекси. Ходенето, говоренето или миризмата са типични задачи.

Автономна система

Контролира всичко, което не се случва съзнателно, като пулса ви, храносмилането или дишането през повечето време.

Сега нещата стават интересни. Тъй като автономната нервна система е отговорна за положителните ефекти на rVNS дишането.

Едно последно подразделение и сме готови.

Вегетативната нервна система отново е разделена на 3 части:

• Симпатикова нервна система/симпатикова нервна система: Отговорна за реакциите на тревожност и стрес
• Парасимпатикова нервна система/парасимпатикова нервна система: Отговаря за релаксацията и храносмилането. Като цяло спестява енергия.
• Ентерална нервна система: отделна нервна система за стомаха. Също така понякога се нарича 2-ри мозък.

Сега вагусовият нерв (VN) влиза в действие. Този нерв е централна част от парасимпатиковата нервна система. Това е комплекс от черепни нерви с широко разпространени влакна, които се свързват с жлези и органи като сърцето или белите дробове [ 2 ].

Активността на VN се потиска по време на вдишване и се увеличава по време на издишване, особено при бавни дихателни цикли [ 3 ].

Можете дори да направите тест върху собственото си тяло, за да видите колко силно симпатиковата и парасимпатиковата нервна система влияят на сърцето ви. Когато вдишвате, може да забележите, че сърцето ви бие малко по-бързо и по-силно, отколкото когато издишвате. Ако усещате това, значи сте изпитали на живо, че симпатиковата нервна система ускорява сърдечната честота и, обратно, параимпатичната нервна система забавя сърдечната честота при издишване. Както споменахме по-горе, когато издишвате, активността на VN се увеличава, което отпуска тялото и можете да забележите това, например, при по-бавен пулс.

Техниките на бавно дишане с дълги издишвания сигнализират за състояние на релаксация чрез VN, което води до повече активност на VN и допълнително отпускане. Това е форма на дихателна биофийдбек.

Как точно работят VN & rVNS

При директния път бавното дишане и удълженото издишване се причиняват от вагусна активност (VN активност). Това следва от споменатата по-горе роля на VN в респираторната афективна и ефективна обработка (забавяне и издишване). Контролираното дишане използва блуждаещия нерв като ефектор и умишлено повишава неговата активност, дори и само за кратко време.

Индиректният път включва стимулация чрез биологична обратна връзка и следва от теорията за физиологичната обратна връзка: чрез приемане на физиологични модели на тялото, свързани с релаксация и ситуации с ниска заплаха (напр. бавно дишане), вагусните аференти проектират това състояние към ЦНС, което инициира „почивка и -digest” състояние — отново чрез VN. Индиректният път е отговорен за по-дългосрочните тонични промени във вагусния тонус (VN активност). И в двата пътя стиловете на дишане с ниска дихателна честота и ниско съотношение вдишване/издишване показват повишаване на вагусния тонус, макар и в малко по-различни периоди от време [ 4 ]. В резултат на това еферентните пътища на VN допълнително увеличават активността на VN и предизвикват свързани физиологични последствия (напр. намаляване на сърдечната честота, кръвното налягане, повишаване на HRV). Следва цикъл за релаксация.

Този индиректен път може да се разглежда като форма на биофийдбек и е отговорен за дългосрочните промени в активността на VN. Моделите на дишане играят ключова роля тук: скорошно проучване, използващо електроневрограми за картографиране на сигнализирането на модела на дишане в ляво VN, показа почти перфектно припокриване между това картографиране и действителните цикли на дишане [ 5 ].

Първият физиологичен механизъм за контрол на ЦНС върху моделите на дишане за стимулиране на VN (като биофийдбек) е барорецепторният рефлекс [ 6 ; 7 ]. Този рефлекс е отговорен за регулирането на кръвното налягане и се задейства от активирани с разтягане механорецептори (барорецептори) в кръвоносните съдове, което води до активиране на вагусния клон на сърдечния възел, като по този начин намалява сърдечната честота и впоследствие кръвното налягане. Прагът за задействане на този рефлекс (кардиовагална барорефлексна чувствителност) може да бъде намален с дихателна честота от 0,1 Hz или около 6 вдишвания в минута. Интересното е, че това е точно същата честота на дишане, за която се съобщава в проучвания за дишане, че има най-високо увеличение на HRV/VN активност и следователно релаксация. Намаляването на чувствителността води до по-чести рефлекси, по-ниска сърдечна честота и повишен вагусов тонус [ 8 ; 9 ; 10 ; 11 ]. Този механизъм е по-бърз индиректен път между дихателната честота и сърдечната честота, медииран от VN, отколкото пътя на биофийдбек чрез VN аферентни субкортикални проекции, които сигнализират за широка релаксация.

Най-бавният от индиректните пътища е биологичната обратна връзка, при която ниската честота на дишане и малкото съотношение на вдишване/издишване сигнализират на ЦНС за състояние на покой. Това е в съответствие с хипотезата на Джеймс-Ланге за физиологична обратна връзка от емоции и подобни представяния [ 12 ]. Теорията, независимо предложена от Уилям Джеймс и Карл Ланге, гласи, че идентифицирането и преживяването на емоция следва периферните физиологични реакции (напр. възбуда), а не обратното. Видът на преживяната емоция зависи от интерпретацията на физиологичното състояние и оценката на контекста, в който е предизвикана. Следователно физиологичната реакция на стрес предхожда субективното емоционално преживяване на страх или тъга. Следвайки това разсъждение, промените отдолу нагоре към дисфункционалните емоционални състояния могат да бъдат създадени чрез промяна на физиологичното състояние на тялото.

С други думи, отпускането на тялото отпуска ума, а дихателните упражнения намаляват стреса [ 13 ; 14 ; 15 ].

Ефекти върху здравето от активността на VN и rVNS

Повечето експериментални проучвания показват по-висока HRV (по-високите индекси на HRV корелират с по-висока VN активност) след инструкции за дишане, в съответствие с участието на rVNS. По-специално, има достатъчно доказателства, че бавното и дълбоко дишане повишава HRV индексите на вагусния тонус [ 16 ; 17 ; 18 ; 19 ; 20 ; 21 ; 22 ] и понижава маркерите на стреса като сърдечен ритъм, кръвно налягане и слюнчен кортизол [ 13 ; 14 ; 15 ].

Ван Диестет и др. [ 23 ] специално изследва ефектите от различните съотношения на вдишване/издишване при бавна или нормална честота на дишане върху различни измервания на пиковата долина (HRV): по-висока HRV (и двете мерки) се съобщава при състояние на бавно дишане, но само за удължено издишване ( Съотношение на вдишване/издишване: 0,24) и не за продължително вдишване (съотношение на вдишване/издишване: 2.33). Въпреки че нормалните условия не са включени, това проучване демонстрира най-ясно стимулиращите ефекти на специфични стилове на дишане върху VN. Друг пример за удължено издишване, макар и със съвсем различна цел и контекст: изследване на индианско свирене на флейта показа значително увеличение на HRV по време на свирене, противно на това, което би се очаквало по време на физическо натоварване [24] . Излишно е да казвам, че свиренето на който и да е инструмент за тръба изисква изключително удължено издишване.

Докато преглеждаме дихателните техники, практикувани в ContActs (съзерцателни дейности като йога или медитация), проучванията, разглеждащи автономната функция чрез ContActs и използващи тези видове техники, трябва да отчитат повишен вагусен тонус. Всъщност HRV се повишава при почти всички форми на контакт, в съответствие с хипотезата за rVNS. Различни форми на медитация (напр. Сканиране на тялото, FA, OM Acem, Zen) и упражнения за ума и тялото, като йога, всички показват повишаване на HRV на вагусния тонус при здрави участници [ 25 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29 ; 30 ; 31 ; 32 ].

Ако горните патологии се повлияят положително по този начин, трябва да има ясна отрицателна връзка между вагусния тонус и рисковите фактори и симптомите на тези заболявания. Всъщност повишената HRV показва отрицателна корелация със сърдечно-съдовите заболявания при деца и възрастни [ 33 ; 34 ] и дори директно прогнозира хипертония [ 35 ]. Има обратна връзка с възпалението [ 36 ; 37 ], възпаление при депресия [ 38 ], депресивни симптоми при деца и възрастни [ 39 ; 40 ], персеверативна когниция [ 41 ], симптомология на биполярни разстройства [ 42 ], обща тревожност и разстройства [ 43 ; 33 ; 44 ] и наскоро дори показа отрицателна корелация с шизофрения [ 45 ]. Въпреки че шизофренията не се счита за разстройство, свързано със стреса, ролята на HRV при шизофренията е интригуваща, когато се разглежда взаимодействието на дисфункционалната емоционална регулация и изпълнителните функции в нейната симптомология.

Въпреки че rVNS дишането причинява фазова промяна в активността на PNS по време и непосредствено след тренировка, то също води до тонична промяна във автономния баланс в дългосрочен план. Тъй като PNS активността се увеличава, SNS активността намалява. Тази промяна се нарича вагусна доминация. При вагусна доминация хроничният стрес и свързаните със стреса състояния се отслабват. Поведението на релаксация или почивка и храносмилане се увеличава. Сърдечната честота, кръвното налягане и възпалителният отговор намаляват, докато HRV се увеличава, което от своя страна засяга (хроничния) стрес. Това работи директно чрез тоналната активност на PNS, но също и индиректно чрез инхибирането на SNS от VN. По-специално, намаляването на реакцията на (хроничен) стрес има положителен ефект върху сърдечно-съдовото здраве и свързаната със стреса психопатология. В допълнение, вагусната доминация също води до по-добра имунна функция и отслабване на възпалителните състояния. [ 46 ]

Няколко проучвания върху различни ContActs също съобщават за намаляване на кардиометаболитните рискови фактори и повишаване на кардиопулмоналното здраве и фитнес. Според мета-анализ, това е най-последователно отразено в намаляване на сърдечната честота, кръвното налягане и кръвния липиден профил във всички практики [ 47 ; 48 ; 49 ; 50 ]. Мета-анализ също предполага повишен еробен капацитет [ 47 ].

Прегледите на ContAct също съобщават за имунологични подобрения; Повечето проучвания откриват функционални противовъзпалителни ефекти, като мета-анализи предполагат, че най-често докладваните намаления на провъзпалителните маркери се проявяват в С-реактивния протеин и провъзпалителните цитокини като тумор некрозис фактор-a [ 51 ; 52 ; 53 ; 54 ]

Подобно на други физически упражнения, упражненията ум-тяло подобряват цялостната физическа функция, особено плътността на костите, баланса, силата и гъвкавостта [ 49 ]. Намаляването на стреса, базирано на вниманието, йога и TCC изглежда облекчават (хроничните) състояния на болка, както се вижда от скалите за болка при състояния като мигрена, фибромиалгия и остеоартрит [ 55 ]. Тъй като намаляването на стреса, базирано на вниманието, също включва упражнения, подобни на йога, тези резултати може да са уникални за упражненията ум-тяло и се тълкуват най-добре като идващи от частта за физически упражнения от тези програми, тъй като аналгезията, предизвикана от упражнения, е добре установена [ 56 ] и , според преглед на няколко прегледа на Cochrane [ 57 ], дори е сравнимо с лекарства за състояния на хронична болка.

Източници

1. https://de.wikipedia.org/wiki/Nervensystem
2. HR Berthoud, WL Neuhuber, (2000), Функционална и химична анатомия на аферентната вагусна система, doi: 10.1016/S1566-0702(00)00215-0, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11189015/
3. Rui B. Chang et al., (2015), Vagal Sensory Neuron Subtypes that Differentially Control Breathing, doi: 10.1016/j.cell.2015.03.022, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25892222/
4. C. Keyl et al., (1985), Времево забавяне на вагусно медиирания сърдечен барорефлексен отговор варира в зависимост от автономния сърдечно-съдов контрол, doi: 10.1152/jappl.2001.91.1.283, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11408442 /
5. Cristian Sevcencu et al., (2018), Респираторен маркер, извлечен от сигнали на левия вагусов нерв, записани с имплантируеми маншетни електроди, doi: 10.1111/ner.12630, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28699322/
6. Evgeny Vaschillo et al., (2002), Biofeedback променливостта на сърдечната честота като метод за оценка на барорефлексната функция: предварително изследване на резонанса в сърдечно-съдовата система, doi: 10.1023/a:1014587304314, https://pubmed.ncbi.nlm. nih.gov/12001882/
7. Paul M. Lehrer et al., (2003), Променливостта на сърдечната честота с биофийдбек увеличава барорефлексното усилване и пиковия експираторен поток, doi: 10.1097/01.psy.0000089200.81962.19, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 14508023/
8. Hye-Su Song, Paul M. Lehrer (2003), Ефектите на специфичните дихателни честоти върху сърдечната честота и вариабилността на сърдечната честота, doi: 10.1023/a:1022312815649, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12737093 /
9. Guiping Lin et al., (2012), Biofeedback променливостта на сърдечната честота намалява кръвното налягане при прехипертензивни субекти чрез подобряване на автономната функция и барорефлекса, doi: 10.1089/acm.2010.0607, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22339103 /
10. Shu-Zhen Wang et al., (2010), Ефект на бавното коремно дишане, комбинирано с биофийдбек върху кръвното налягане и вариабилността на сърдечната честота при прехипертония, doi: 10.1089/acm.2009.0577, https://pubmed.ncbi.nlm.nih. gov/20954960/
11. Paul M. Lehrer, Richard Gevirtz, (2014), Биологична обратна връзка с променливостта на сърдечната честота: как и защо работи?, doi: 10.3389/fpsyg.2014.00756, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25101026/
12. Hugo D. Critchley, Sarah N. Garfinkel, (2015), Взаимодействия между висцерална аферентна сигнализация и обработка на стимули, doi: 10.3389/fnins.2015.00286, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26379481/
13. John S. Lee et al., (2003), Ефекти на диафрагмалното дишане върху амбулаторното кръвно налягане и сърдечната честота, doi: 10.1016/j.biopha.2003.08.011, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 14572682/
14. Tapas Pramanik et al., (2009), Незабавен ефект на bhastrika pranayama с бавно темпо върху кръвното налягане и сърдечната честота, doi: 10.1089/acm.2008.0440, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19249921/
15. Valentina Perciavalle et al., (2017), Ролята на дълбокото дишане върху стреса, doi: 10.1007/s10072-016-2790-8, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27995346/
16. JA Hirsch, B. Bishop, (1981), Респираторна синусова аритмия при хора: как моделът на дишане модулира сърдечната честота, doi: 10.1152/ajpheart.1981.241.4.H620, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 7315987/
17. GK Pal et al., (2004), Ефект от краткосрочната практика на дихателни упражнения върху автономните функции при нормални човешки доброволци, PMID: 15347862, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15347862/
18. PD Larsen et al., (2010), Респираторна синусова аритмия при хора в съзнание по време на спонтанно дишане, doi: 10.1016/j.resp.2010.04.021, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20420940/
19. Paul M. Lehrer и др. (2014), Биологична обратна връзка с променливостта на сърдечната честота: как и защо работи?, doi: 10.3389/fpsyg.2014.00756, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25101026/
20. Hugo D. Critchley et al., (2015), Бавно дишане и хипоксично предизвикателство: кардиореспираторни последствия и техните централни неврални субстрати, doi: 10.1371/journal.pone.0127082, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 25973923/
21. Jacopo P. Mortola et al., (2015), Респираторна синусова аритмия при млади мъже и жени с различни конфигурации на гръдната стена, doi: 10.1042/CS20140543, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25387977/
22. Bruna S. Tavares et al., (2017), Ефекти от дихателни упражнения върху сложното поведение на динамиката на сърдечната честота, doi: 10.1111/cpf.12347, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26987469/
23. Ilse Van Diest et al., (2014), Съотношението на вдишване/издишване модулира ефекта от бавното дишане върху променливостта и релаксацията на сърдечната честота, doi: 10.1007/s10484-014-9253-x, https://pubmed.ncbi.nlm. nih.gov/25156003/
24. Miller EB, Goss CF (2014). Изследване на физиологичните реакции към индианската флейта. ArXiv:1401.6004 [ Google Scholar ]
25. Блейн Дито и др., (2006), Краткосрочни автономни и сърдечно-съдови ефекти от медитация за сканиране на тялото с внимание, doi: 10.1207/s15324796abm3203_9, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17107296/
26. Sukanya Phongsupap et al., (2008), Промени в вариабилността на сърдечната честота по време на медитация на концентрация, doi: 10.1016/j.ijcard.2007.06.103, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17764770/
27. Shr-Da Wu, Pei-Chen Lo, (2008), Медитацията на насоченото навътре внимание повишава парасимпатиковата активност: проучване, базирано на променливостта на сърдечната честота, doi: 10.2220/biomedres.29.245, https://pubmed.ncbi.nlm.nih. gov/18997439/
28. Yi-Yuan Tang et al., (2009), Взаимодействието на централната и автономната нервна система се променя от краткотрайна медитация, doi: 10.1073/pnas.0904031106, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19451642/
29. Nina Markil et al., (2012), Yoga Nidra релаксацията увеличава вариабилността на сърдечния ритъм и не се повлиява от предишна серия от хатха йога, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22866996/
30. Geoffrey W. Melville et al., (2012), Петнадесет минути йога пози на стол или водена медитация, извършвани в офиса, могат да предизвикат реакция на релаксация, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22291847/
31. Anders Nesvold et al., (2012), Повишена вариабилност на сърдечната честота по време на недирективна медитация, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21693507/
32. Shirley Telles et al., (2013), Промени във автономните променливи след две медитативни състояния, описани в йога текстове, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22946453/
33. Phillip J. Tully et al., (2013), Преглед на влиянието на безпокойството и генерализираното тревожно разстройство върху сърдечно-съдовото здраве и, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23324073/
34. Ricardo Santos Oliveira et al., (2017), Свързана ли е сърдечната автономна функция с кардиореспираторната годност и физическата активност при деца и юноши? Систематичен преглед на кръстосани проучвания, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28238507/
35. Emily B. Schroeder et al., (2003), Хипертония, кръвно налягане и вариабилност на сърдечната честота: проучване на риска от атеросклероза в общностите (ARIC), https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14581296/
36. Rachel Lampert et al., (2008), Намалената вариабилност на сърдечната честота е свързана с по-високи нива на възпаление при мъже на средна възраст, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18926158/
37. Андрю Х. Кемп, Даниел С. Куинтана, (2013), Връзката между психичното и физическото здраве: прозрения от изследването на променливостта на сърдечната честота, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23797149/
38. Robert M. Carney et al., (2007), Вариабилност на сърдечната честота и маркери за възпаление и коагулация при пациенти с депресия с коронарна болест на сърцето, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17383498/
39. Andrea Sgoifo et al., (2015), Автономна дисфункция и вариабилност на сърдечната честота при депресия, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26004818/
40. Julian Koenig et al., (2016), Депресия и вариабилност на сърдечната честота в състояние на покой при деца и юноши - систематичен преглед и мета-анализ, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27185312/
41. Cristina Ottaviani et al., (2016), Физиологични съпътстващи фактори на персеверативното познание: систематичен преглед и мета-анализ, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26689087/
42. Maria Faurholt-Jepsen et al., (2017), Вариабилност на сърдечната честота при биполярно разстройство: систематичен преглед и мета-анализ, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27986468/
43. Хагит Коен, Джонатан Бенджамин, (2006), Анализ на спектъра на мощността и сърдечно-съдова заболеваемост при тревожни разстройства, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16731048/
44. John A. Chalmers et al., (2014), Тревожните разстройства са свързани с намалена променливост на сърдечната честота: мета-анализ, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25071612/
45. Annika Clamor et al., (2016), Вагална активност в покой при шизофрения: мета-анализ на вариабилността на сърдечната честота като потенциален ендофенотип, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26729841/
46. Roderik JS Gerritsen, Guido PH Band, (2018), Breath of Life: The Respiratory Vagal Stimulation Model of Contemplative Activity, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6189422/
47. Ruth E. Taylor-Piliae, Erika S. Froelicher, (2004), Ефективност на упражненията Тай Чи за подобряване на аеробния капацитет: мета-анализ, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14994782/
48. Paul Posadzki et al., (2014), Йога за хипертония: систематичен преглед на рандомизирани клинични проучвания, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24906591/
49. Roger Jahnke et al., (2010), Изчерпателен преглед на ползите за здравето от чигонг и тай чи, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20594090/
50. Ching Lan et al., (2013), Тай чи чуан упражнения за пациенти със сърдечно-съдови заболявания, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24348732/
51. Nani Morgan et al., (2014), Ефектите на терапиите ум-тяло върху имунната система: мета-анализ, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24988414/
52. Julienne E. Bower, Michael R. Irwin, (2016), Терапии на ума и тялото и контрол на възпалителната биология: описателен преглед, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26116436/
53. Стефан Г. Хофман и др., (2011), Медитация на любяща доброта и състрадание: потенциал за психологически интервенции, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21840289/
54. David S. Black et al., (2013), Йогийската медитация обръща свързаната с NF-κB и IRF транскриптомна динамика в левкоцитите на лица, които се грижат за деменция в семейството в рандомизирано контролирано проучване, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 22795617/
55. Helané Wahbeh et al., (2008), Интервенции на ума и тялото: приложения в неврологията, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18541886/
56. Kelly F. Koltyn et al., (2014), Механизми на индуцирана от упражнения хипоалгезия, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25261342/
57. Louise J. Geneen et al., (2017), Физическа активност и упражнения за хронична болка при възрастни: преглед на Cochrane Reviews, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28087891/