Set point

sensore

Variabile controllata

effettore+-

Perturbazione

Feedback negativo

ritardo

oscillazione

400

500

600

700

800

900

0 100 200 300 400 500 600 700 800

100

120

140

160

180

200

RR SYS

400

500

600

700

800

900

0 100 200 300 400 500 600 700 800

60

80

100

120

RR HR

400

500

600

700

800

900

300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500

60

80

100

120

RR HR

30

50

70

90

110

340 345 350 355 360 365 370 375 380

100

120

140

160

180

200

HR SYS

400

500

600

700

800

900

300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500

100

120

140

160

180

200

RR SYS

400

500

600

700

800

900

340 345 350 355 360 365 370 375 380

100

120

140

160

180

200

RR SYS

0

500

1000

1500

2000

2500

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

PSD FOUR

AA

BB CC

Decomposizione spettraleDecomposizione spettrale

Variabilità spontanea RRVariabilità spontanea RR

RR

600

700

800

900

1000

1100

1200

0 100 200 300 400 500

secondi

ms

Serie temporale Serie temporale

del periodo del periodo cardiacocardiaco

RRRR

RR

0

20000

40000

60000

80000

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

Hz

ms

2̂

Analisi spettraleAnalisi spettrale

LF HF

Variabilità spontanea RRVariabilità spontanea RR

freqr power %

0.254 30.09 8.26

0.503 12.59 3.46

0.107 58.9 16.18

0.026 251.9 69.19

0.377 5.476 1.5

0.654 6.441 1.77

SAP

0

50

100

150

200

250

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

Ritardo di faseRitardo di fase

Quantificazione Quantificazione del ritardo in del ritardo in gradigradi

L’analisi cross-spettraleL’analisi cross-spettrale

xx yyCoerenza dei Coerenza dei segnalisegnali

Funzione di trasferimentoFunzione di trasferimento

X = FTR * YX = FTR * Y

Risultati nel dominio delle Risultati nel dominio delle frequenzefrequenze

RRSAP_P

-200

-100

0

100

200

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

Hz

grad

i

0

10

20

30

40

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

Hz

ms

mm

Hg

-1

0

0.25

0.5

0.75

1

RRSAP_T RRSAP_C

FASEFASEFUNZIONE DI FUNZIONE DI TRASFERIMENTTRASFERIMENTOO

COERENZACOERENZA

RRSAP_P

-180

-90

0

90

180

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

0.000

0.250

0.500

0.750

1.000

RRSAP_T

0

2.5

5

7.5

10

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

Breve riepilogo delle principali pubblicazioni del mio gruppo

Am. J. Physiol 268: H7-H16, 1995

Cane anestetizzato: arto isolato e perfuso a pressione costante

Valvola di Starling invertita

Tracciati da esperimento campione

Serie temporali da esperimento campione

Analisi spettrale da esperimento

campione

Analisi cross-spettrale da esperimento

campione

Trasformazione RR-HR e FLOW-RESISTANCE

Le conclusioni di questo lavoro affermano che, nel cane anestetizzato con cloralosio, esistono oscillazioni a bassa frequenza (LF) provocate da un’oscillazione un’oscillazione intrinseca dei centri bulbariintrinseca dei centri bulbari. Le oscillazioni del flusso iliaco sono dovute a variazioni di resistenza. Le variazioni delle resistenze periferiche totali causano le oscillazioni della pressione arteriosa.

Le variazioni della frequenza cardiaca precedono quelle del flusso iliaco e della pressione arteriosa perché la via efferente simpatica e la risposta cronotropa del cuore sono più veloci.

Le conclusioni di questo lavoro affermano che, nel cane anestetizzato con cloralosio, le oscillazioni a bassa frequenza (LF) di pressione arteriosa e di flusso (resistenze) iliaco non dipendono dai barocettorinon dipendono dai barocettori. Sono modificate, ma non abolite, dal taglio dei vaghi

Analisi cross-spettrale RR-SP

Continua: controllo

Tratteggiata: alfa blocco + angio II

Potenza LF in 8 soggetti: barre piene controllo; barre vuote alfa blocco + angio II

Il blocco dei recettori alfa adrenergici nell’uomo, conservando i valori della pressione arteriosa mediante infusione di angiotensina II, elimina le oscillazioni LF sia della pressione sia del periodo RR. Le LF cardiache a LF cardiache a 0.1 Hz non sono dovute all’attività del simpatico 0.1 Hz non sono dovute all’attività del simpatico sul cuoresul cuore

Serie temporali filtrate e amplificate

A = controllo

B = alfa blocco + angio II

C = idem ma con trasformazione RR-HR

Dopo la soppressione dell’attività vasomotoria mediante alfa blocco, in molti soggetti compaiono oscillazioni di RR e SP a circa 0.05 Hz oscillazioni di RR e SP a circa 0.05 Hz perfettamente in faseperfettamente in fase. Interpretazione: emerge attività oscillatoria simpatica sul cuore a frequenza ≈ alla metà delle LF, che si trasmette direttamente a SP

La frequenza della componente LFfrequenza della componente LF (analisi cross-spettrale RR-SP, picco di coerenza) in posizione supina è significativamente più bassa nei soggetti con più bassa nei soggetti con ridotta tolleranza ortostaticaridotta tolleranza ortostatica

Le curve di specificità e sensibilità si incrociano su valori compresi fra 0.091 e 0.095 Hz. Tutti i soggetti con fLF < .091 hanno ridotta tolleranza ortostatica. Tutti i soggetti con fLF > .095 hanno tolleranza normale

Esiste una discreta correlazione fra fLF e tempo allo svenimento (usato come misura di tolleranza ortostatica)

RVLM

IML

HR SV

TPR

CUORE

simpatico

NA

NMDV

NTS

x

CO

BARO

ABP x

CVLM

vago

Modello di oscillazione del centro vasomotore

Interferenza del vago attraverso i barocettori

--

x

CO

ABP x

RVLM

IML

HR SV

TPR

CUORE

simpatico

BARO

NTS

CVLM

NA

NMDV

--

vago

The use of heart rate variability measures to assess autonomiccontrol during exerciseG. R. H. Sandercock1,2, D. A. Brodie2

Scand J Med Sci Sports 2006: 16: 302–313

SDNN The standard deviation of all normal-to-normal RR intervals

Total power (TP) All variation in RR interval within the measured frequency bands

Low-frequency (LF) spectral power Variation in RR interval 0.04–0.15 Hz.

High-frequency (HF) spectral power Variation in RR interval 0.15–0.40 Hz.

Normalized LF spectral power (LFnu)

The proportion of spectral power from 0.04 to 0.15 Hz which is in the LF calculated by LF/(TP–VLF)

Normalized HF spectral power (HFnu)

The proportion of spectral power from 0.15 to 0.40 Hz which is in the HF calculated by HF/(TP–VLF)

Table 1. Descriptions and definitions of HRV measurement terminologyMeasure Description

Very low-frequency power (VLF) The amount of variance of power in the heart’s rhythm explained by periodic oscillations of heart rate at a frequency of 0.0033–0.04 Hz.

LF% The spectral power in the LF band as expressed as a percentage of VLF, LF and HF

HF% The spectral power in the HF band as expressed as a percentage of VLF, LF and HF.

Poincare´ plots A graphical analysis of RR data in which each interval from a tachogram is plotted as a function of the previous interval.

Two-dimensional vector analysis of Poincare´ plots. A statistical method by which an elipse is fitted to the Poincare´ plot. This elipse is then fitted with a both a longitudinal axis (axis 2) and an axis perpendicular to this (axis 1) which defines the transverse slope. The plot is then rotated anticlockwise and clockwise in turn to give the measures

SD1 and SD2SD1 A representation of the beat-to-beat

variability in HR After the clockwise rotation of a Poincare´ plot the SD of the points is calculated on the horizontal axis (2) which passes through the data center SD1

SD2 The standard deviation of long-term RR intervals. After the anticlockwise rotation of the Poincare´ plot the SD of the data points is calculated around the horizontal axis (1) that passes through the center of the data SD2

CGSA Coarse graining spectral analysis. An alternate method of decomposing the RR interval data into the frequency domain which separates the harmonic from the non-harmonic (1/f) HRV component

LO or SNS indicator Harmonic spectral power in the frequency of 0.0–0.15 Hz

HI or PNS indicator Harmonic spectral power in the frequency of 0.15–1.0 Hz

LO:HI The ratio of LO to HI, used as a measure of sympathovagal balance in CGSA

b or 1/fx A plot used to estimate the complexity of a given time series. 1/fx is a regression line of the inverserelationship between power spectra and frequency, known to exist all fractal processes. x is theexponent of the line, sometimes reported in the literature as beta (b)

Df The fractal dimension of the non-harmonic component of HRV. It is derived from the values of beta.Df52/(b _1) for values of 1obo3. When bo1Df51. When 0obo1, Df5infinity

HRV, heart rate variability; SNS, sympathetic branches of the autonomic nervous system; PNS, parasympathetic branches of the autonomic nervous system.