Physiologische Grundlagen zum
vegetativen Nervensystem (VNS)

Komplexe Regelsysteme

Das vegetative Nervensystem (VNS) ist neben dem zentralen Nervensystem (ZNS) die wichtigste neuronale Steuereinheit des Organismus. Die Hauptfunktion besteht darin, das innere Milieu des Körpers an externe und interne Belastungen (Reize) anzupassen und eine konstante Funktion des Organismus aufrecht zu halten.

Das periphere VNS ist in ein komplexes System eingebunden, das neben Verbindungen zum Hirnstamm auch mit dem Hypothalamus und anderen im ZNS gelegenen Strukturen verbunden ist.

Komplexe Regelsysteme

Das vegetative Nervensystem (VNS) mit Sympathikus und Parasympathikus

Der periphere Teil des VNS besteht im wesentlichen aus dem Sympathikus und dem Parasympathikus. Der Sympathikus entspringt dem Brustmark und den oberen drei Segmenten des Lendenmarks und wird deshalb auch thorakolumbales System genannt. Der Parasympathikus entspringt dem Hirnstamm und dem Sakralmark und wird deshalb auch kraniosakrales System genannt.

Das komplette Nervensystem

Regelgrößen der Herzfrequenzvariabilität (HRV)

Der Sinusknoten ist an der Innenseite der hinteren Wand des rechten Vorhofes lokalisiert. Die von dort ausgehende Erregung wird über die Muskulatur auf den Atrioventrikularknoten (AV-Knoten), und von dort auf die Herzkammern weitergeleitet. Der Sinusknoten ist der schnellste und damit übergeordnete Schrittmacher des Herzens mit einer intrinsischen Eigenfrequenz von 80-120 Schlägen pro Minute.

Modulation der Herzfrequenz durch Sympathikus und Parasympathikus

Der Herzmuskel wird sowohl von sympathischen als auch parasympathischen Anteilen innerviert. Eine frequenzerhöhende (positiv chronotrope) Wirkung hat der Sympathikus und eine frequenzsenkende (negativ chronotrope) Wirkung der Parasympathikus. Ist die Herzfrequenz geringer als die intrinsische Erregerfrequenz des Sinusknoten (80-120) ist der Parasymapthikus dominant und wenn diese höher ist, ist der Sympathius dominant.

Baroreflexintegration

Die Signale der Barorezeptoren erreichen den Nukleus tractus solitarii (NTS) im Hirnstamm. Von dort aus gelangen die Signale zum Nukleus ambiguus und der Rostroventrolateralen- und Caudoventrolateralen Medulla oblongata von den jeweils exzitatorische und inhibitorische Impulse an das Herz und die Gefäße gesendet werden, um den arteriellen Blutdruck zu steuern.

Baroreflexintegration

Baroreflex / Barorezeptoren - Auswirkungen auf die HRV

Als zentrale Beeinflussungsmechanismen der HRV sind die Baroreflexaktivität sowie die respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) zu nennen. Die Baroreflex-Steuerung dient der permanenten Aufrechterhaltung eines adäquaten (mittleren) arteriellen Blutdrucks zur Versorgung aller Organsysteme. Die im Aortenbogen und Carotissinus gelegenen Rezeptoren haben eine sehr hohe Empfindlichkeit und reagieren auf minimale Druckveränderungen. Bei körperlicher Anstrengung oder Sport kommt es zu einer Verschiebung der Empfindlichkeitsschwelle, um dem höheren Sauerstoffbedarf gerecht zu werden. Eine durch permanente Sympathikusstimulation veränderte Schwelle hat einen wesentlichen Anteil an der Entwicklung eines Hypertonus.

RSA - Respiratorische Sinusarrhythmie

Die Abhängigkeit der Herzfrequenz von der Respiration wird als respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) bezeichnet:

  • Während der Inspiration eine Zunahme der Herzfrequenz
  • Während der Expiration eine Abnahmeder Herzfrequenz

Die RSA wird vor allem durch die wechselnde Aktivität des Nervus Vagus vermittelt.

Einflüsse auf die atmungsabhängige Herzfrequenzvariabilität:

  • pulmonale, vaskuläre und kardinale Dehnungsrezeptoren
  • respiratorische Zentren im Hirnstamm
  • unterschiedliche Baroreflex-Sensitivität in den jeweiligen Phasen des Atemzyklus

Aufgrund einer inspiratorischen vagalen Inhibition ergeben sich Fluktuationen der Herzfrequenz mit derselben Frequenz wie die Atmung. Die inspiratorische Inhibition wird primär durch den Einfluss des medullären respiratorischen auf das medulläre kardiovaskuläre Zentrum verursacht. Zusätzlich sind periphere Reflexe aufgrund hämodynamischer Veränderungen und thorakaler Dehnungsrezeptoren verantwortlich.

Respiratorische Sinusarrhythmie (RSA)

Respiratorische Sinusarrhythmie – ein Resonanzphänomen!

Das Resonanzphänomen beschreibt die Überlagerung von in diesem Fall biologischen Schwingungen. Die physiologische respiratorische Sinusarrhythmie beschreibt einen Frequenzbereich von ca. 0,3Hz.

Durch eine getaktete Atmung mit einer Frequenz von 6 Atemzügen/min. verschiebt sich diese Frequenz in den Bereich von ca. 0,1Hz, in dem z.B. die Grundfrequenz der Baroreflexintegration angesiedelt ist. Hierdurch erreicht man eine Veränderung der HRV, die sich in der Analyse unmittelbar darstellen lässt.

Abb. links Im Rhythmogramm deutlich zu sehen: links HRV mit „normaler“ Atmung bis Mitte Rhythmogramm danach HRV mit Taktatmung.

Längerfristig führt diese Atemmodulation zu einer Stärkung der Baroreflexsteuerung und einer verbesserten Aktivität des Parasympathikus.