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.
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