Койчубеков Берик Кенжибаевич

Карагандинская государственная медицинская академия

Влияние вегетативной нервной системы на нерегулярную динамику сердечного ритма

Известно, что основной вклад в модуляцию кардиоритма вносит вегетативная нервная система. Это приводит к тому, что на кардиоинтервалограмме регистрируются как периодические, так и апериодические нерегулярные составляющие. Последние являются результатом сложного нелинейного взаимодействия различных регуляторных влияний, осуществляемых на основе обратных связей. Анализ нелинейных динамических систем проводится в рамках так называемой «теории детерминированного хаоса» на основе таких показателей как корреляционная размерность (D₂) и корреляционная энтропия (K₂), являющихся характеристиками сложности и регулярности динамики изучаемой системы [1, 2, 3].

Проведенные исследования показали, что в целом усиление активности симпатической нервной системы приводит к упрощению динамики сердечного ритма, снижению энтропии, к уменьшению «хаотичности». И наоборот, парасимпатические влияния усложняют динамику, приводят к нерегулярному разбросу длительности R-R-интервалов. Из представленного рисунка 1 видно, что при увеличении индекса напряжения, являющегося маркером вегетативного баланса, снижаются корреляционная размерность и корреляционная энтропия.

Рисунок 1. Нелинейные показатели сердечного ритма

Однако, все же нельзя связывать апериодические колебания кардиоритма только лишь с одним из звеньев многоконтурной системы регуляции сердечного ритма. Это наглядно демонстрирует проведенная ортостатическая проба. Известно, что переход из положения «лежа» в положение «стоя» сопровождается повышением тонуса симпатического отдела ВНС. Но изменения корреляционной размерности были разнонаправленными в различных группах. Оказалось, что вегетативное обеспечение реакции на ортостатическую пробу зависит от исходного уровня «хаотичности» в регулируемой системе, этим также определяется и направленность регуляции. Оптимальное вегетативное обеспечение выявлено у лиц с некоторым средним значением корреляционной размерности, которое не изменяется при гравитационной нагрузке (рисунок 2, 1 группа)

Избыточная вегетативная реакция выявлена у лиц с низкими значениями корреляционной размерности и управление со стороны ВНС в этом случае направлено на увеличение сложности динамики сердечного ритма (3 группа)

Рисунок 2. Результаты ортостатической пробы

У лиц с недостаточным функциональным резервом сердечно-сосудистой системы (2 группа) наблюдается наибольшая исходная сложность динамики кардиоритма и ответ на возмущающие стимулы выражается в ее упрощении.

Полученные результаты выступают в пользу того, что нерегулярная динамика ритма сердца есть результат сложного взаимодействия обеих отделов ВНС. Это нашло свое подтверждение при анализе возрастных особенностей нелинейной динамики кардиоритма.

Такой анализ позволяет выяснить основные соотношения между механизмами нервной регуляции и формированием структуры и функции органов и систем. Из представленного рисунка 3 видно, что максимальные значения корреляционной размерности регистрируются в возрастных группах 8-13, 14-17 лет.

Рисунок 3. Возрастные особенности нелинейной динамики сердечного ритма

Известно, что в дошкольном возрасте основное влияние на сердечный ритм оказывает симпатическая нервная система.

В подростковом возрасте и в период наступления половой зрелости организма формируется тип регуляции, характеризующийся преобладанием парасимпатического звена на фоне достаточно выраженного тонуса симпатической иннервации сердца. Соотношение LF/HF указывает на сдвиг вегетативного баланса в сторону ПСНС. Такой вариант регуляции является оптимальным для организма, так как он способствует повышению его адаптационных возможностей и наиболее эффективному использованию функциональных резервов сердечно-сосудистой системы.

На основании этих данных можно предположить, что максимальная «хаотичность» динамики кардиоритма в этом периоде является результатом одновременной активации симпатических и парасимпатических влияний.

С возрастной группы 22-35 лет динамика ритма сердца упрощается вследствие преобладания активности симпатического отдела. Так, у обследованных возрастных групп 22-35 и 36-55 лет резко снижаются корреляционная размерность, уменьшается вариативность кардиоритма. Этот процесс является результатом усиления стабилизирующего влияния со стороны симпатического звена ВНС.

Особый интерес при изучении процессов регуляции представляют переходные процессы, поскольку между моментом воздействия и моментом, когда происходит полный переход в новое устойчивое состояние, характеристика системы может претерпевать сложные и важные для организма изменения.

Применение вариационных и спектральных характеристик для анализа переходных процессов в системе вегетативной регуляции сердечного ритма не представляется возможным из-за нестационарности самого процесса и нелинейности происходящих динамических изменений. В связи с этим представляется обоснованным исследование сложности происходящих процессов на основе нелинейно-динамического анализа. Нами проведен анализ переходных процессов при ортоклиностатической пробе. Применение нелинейно-динамического анализа позволяет в целом охарактеризовать регуляторные влияния на сердечный ритм в данном периоде на основании корреляционной размерности. Переход из горизонтального положения в вертикальное и обратно осуществляется через упрощение динамики сердечного ритма, уменьшение его «хаотичности».

Однако имелись особенности в группах с различным функциональным резервом сердечно-сосудистой системы, различные «стратегии» перестроек, происходящих под воздействием нагрузочного теста. У лиц с нормальной и избыточной реакцией со стороны ВНС смена положения тела сопровождается уменьшением корреляционной размерности, которая после окончания теста возвращается к исходным значениям. Отличия заключаются в том, что в последнем случае изменения происходят более интенсивно в результате значительного напряжения в регуляторных механизмах

Особый интерес представляют перестройки, происходящие у лиц с недостаточным вегетативным резервом. В исходном положении «лежа» корреляционная размерность в данной группе достоверно меньше, чем в двух других. В течение функциональной пробы этот показатель имеет тенденцию к росту, и во втором переходном периоде регистрируется его максимальная величина.

Таким образом, системы регуляции сердечного ритма, имеющие большее количество степеней свободы, или иными словами большую «хаотичность» в динамике, с той или иной степенью напряжения адекватно реагируют на функциональную нагрузку, обеспечивая вегетативный гомеостаз. В случае неадекватной реакции на ортоклиностатическую пробу, обследованные лица характеризовались исходно меньшей хаотичностью в динамике СР, по сравнению с двумя другими группами. «Стратегия» регуляторных систем в данном случае в первую очередь направлена на увеличение числа степеней свободы, что позволяет повысить пластичность, способность подстраиваться под текущие потребности организма.

Литература

1. Эйдукайтис А., Варонецкас Г., Жемайтите Д. Применение теории хаоса для анализа сердечного ритма в различных стадиях сна у здоровых лиц // Физиология человека. – 2004. - Т 30, № 5. - С. 56-62.

2. Голдбергер Э. Л. Хаос и фракталы в физиологии человека // Мир науки, - 1990.-N 4.- С. 25-32.

3. Гласс Л., Мэки М. От часов к хаосу. - М.: Мир, 1991.- 248 с.