Efekt relaxačního programu audiovizuální stimulace na autonomní nervový systém, hodnocený vybranými ukazateli spektrální analýzy variability srdeční frekvence

Článek je zaměřený na hodnocení efektu relaxačního programu audiovizuální stimulace na autonomní nervový systém, hodnocený vybranými ukazateli. Spektrální program audiovizuální stimulace vyvolal změny kardiální autonomní regulace ve smyslu aktivace vagu (signifikantní zvýšení ukazatelů Power HF, Total Power, MSSD s R-R intervaly)

Klíčová slova:

audiovizuální stimulace – autonomní nervový systém – variabilita srdeční frekvence – spektrální analýza

ÚVOD

Audiovizuální stimulace (AVS) je relaxační metoda, která využívá multisenzorického dráždění mozkové kůry světelnými a zvukovými stimuly o frekvenci odpovídající určitým hladinám vědomí. Mozek je na takovéto stimuly velmi citlivý a při jejich dostatečné intenzitě začne kopírovat frekvenci přiváděných stimulů, a tím dojde k přeladění mozkové aktivity na požadovanou frekvenci. Tohoto efektu využívá většina relaxačních technik, jejichž cílem je navození alfa hladiny mozkových vln, pro kterou je typická absence soustředěného myšlení, stav bez napětí, v klidu a uvolnění, kdy dochází ke generalizované svalové relaxaci a ke zvýšenému vylučování endorfinů, což vede k regeneraci těla i mysli v bdělém stavu. Setrvání v alfa hladině posiluje životní funkce a regeneraci organismu, napomáhá k odstranění únavy a nespavosti, zlepšuje schopnost soustředit se, paměť a učení (6). Článek se zabývá vlivem vybraného relaxačního programu audiovizuální stimulace na autonomní nervový systém (ANS), který byl hodnocen metodou spektrální analýzy variability srdeční frekvence.

METODIKA

Jednalo se o studii, které se účastnilo 20 zdravých probandů (4 muži, 16 žen; průměrný věk 26,01±2,17 let, BMI 23,95±4,58 kg/m²). Studie byla schválena Etickou komisí FTK UP v Olomouci (čj. 29/15, 24. 11. 2015). Probandi byli vyšetřováni jak při aplikaci relaxačního programu, tak i v situaci bez jeho aplikace (pouze s nasazenými brýlemi a sluchátky – tzv. falešná stimulace).

Vyšetření metodou spektrální analýzy variability srdeční frekvence (SAVSF) probandů probíhalo v dopoledních hodinách s využitím ortoklinostatické zkoušky leh-stoj-leh (13), před a po aplikaci relaxačního programu AVS pomocí přístroje Photosonix Muse. Byl vybrán a probandům přehrán program číslo 7 „Čas volna“ z oddílu relaxace. Program trval 39 minut, frekvence zvukových i vizuálních stimulů se pohybovala v rozmezí 2-11 Hz. Typem zvukových stimulů u tohoto programu byly dvojité binaurální rytmy (obr. 1).

Všichni probandi splnili podmínky pro standardizaci měření metodou spektrální analýzy variability srdeční frekvence (1, 15). Variabilita srdeční frekvence byla hodnocena ve frekvenční i časové oblasti (13). Pro měření byl použit diagnostický systém VarCor PF7 (15), který umožňuje přenášet naměřená data do PC pomocí USB portu. EKG signál byl snímán pomocí pásu s elektrodami (systém POLAR), umístěnými na hrudníku. Signál ze snímacího pásu byl tranformován do UHF přijímače, následně zpracován v PC s využitím speciálního softwaru pro tento diagnostický systém. Pro výpočet spektrálních ukazatelů ve frekvenční oblasti byla využita rychlá Fourierova transformace s částečně upravenými procedurami CGSA (Coarse-graining Spectral Analysis) (14). Vyšetření byla prováděna v krátkodobých záznamech v jednotlivých polohách, vždy z přibližně 300 tepů (resp. 5 minut) v dopoledních hodinách.

Metoda SAVSF byla zvolena pro hodnocení regulací autonomního nervového systému z důvodu její citlivosti a  neinvazivity. Oblasti kmitočtového spektra, které tato metoda využívá, se dělí v krátkodobých záznamech do tří hlavních komponent:

1. Komponenta VLF (velmi nízká frekvence, od 20 do 50 mHz), jejíž regulační mechanismy nejsou dosud jednoznačně objasněny.
2. Komponenta LF (nízká frekvence, mezi 50 až 150 mHz) je interpretována především jako odraz arteriální baroreceptorové sympatické aktivity, zvyšující se ve stoji (8).
3. Komponenta HF (vysoká frekvence, mezi 150 až 400 mHz) představuje vagovou aktivitu spojenou s dýcháním (8).

Z ukazatelů v časové oblasti (doméně) byl vedle trvání R-R intervalů použit i ukazatel MSSD, který představuje průměrnou hodnotu postupných diferencí R-R intervalů v ms². Z ukazatelů ve frekvenční oblasti (doméně) byly v naší studii sledovány hodnoty ukazatelů Power VLF, Power LF (výkon nízkofrekvenční složky v ms²), Power HF (výkon vysokofrekvenční složky v ms²), Total power (celkový spektrální výkon - součet spektrálních výkonů VLF, LF a HF složek v ms²) a relativní poměry zastoupení komponent LF a HF (Rel. LF a Rel. HF) a poměr LF/HF.

Ukazatele frekvenční a časové domény variability srdeční frekvence byly mezi sebou vzájemně porovnány u výzkumné skupiny v pozici druhého lehu (leh 2) před aplikací relaxačního programu AVS a v pozici leh 2 po aplikaci relaxačního programu AVS, a samostatně pak u kontrolní skupiny v pozici leh 2 před lehem bez aplikace relaxačního programu AVS a v pozici leh 2 po lehu bez aplikace relaxačního programu AVS. Z pozice druhého lehu byl získán také komplexní ukazatel „Vagotonie“, jehož nárůst svědčí o vzestupu parasympatiku (vagu).

Výzkum byl u probandů doplněn dotazníkem na autonomní funkce (DAF). DAF podává orientační informace o vyváženosti poměru odpovědí na projevy sympatiku a parasympatiku. Celkem obsahuje 16 otázek. Vyhodnocuje se podle počtu odpovědí, které jsou rozděleny do skupiny sympatiku, parasympatiku a indiferentní. Vyšší četnost odpovědí ze sloupce sympatikus představuje relativní převahu sympatiku. Pro zdravé osoby byl zjištěn poměr odpovědí pro projevy funkce sympatiku (A), parasympatiku (B) a indiferentní odpovědi (C) 5,4:6,1:4,2 (13).

VÝSLEDKY

Výsledný poměr DAF byl 6,75:7. Tento výsledek svědčí o vyváženosti projevů funkcí sympatiku a parasympatiku u zkoumaných probandů.

Porovnání naměřených hodnot spektrálních a časových parametrů VSF u výzkumné skupiny v pozici leh 2 před aplikací relaxačního programu AVS a v pozici leh 2 po aplikaci relaxačního programu AVS:

• Statisticky významná vzestupná tendence se projevila u parametrů: POWER VLF, POWER HF, R-R intervaly, MSSD a TOTAL POWER.
• Statisticky nevýznamná vzestupná tendence se projevila u parametrů: POWER LF, REL. VLF, REL. HF.
• Statisticky nevýznamná sestupná tendence se projevila u parametrů: LF/HF, REL. LF.
• U komplexního ukazatele „Vagotonie“ došlo ke statisticky významnému zvýšení hodnot.

Porovnání naměřených hodnot spektrálních a časových parametrů VSF u falešné stimulace (pouze s nasazenými brýlemi a sluchátky) v pozici leh 2 před lehem bez aplikace relaxačního programu AVS a v pozici leh 2 po lehu bez aplikace relaxačního programu AVS:

• Statisticky významná vzestupná tendence se projevila u parametrů: REL. VLF.
• Statisticky nevýznamná vzestupná tendence se projevila u parametrů: POWER VLF, R-R intervaly, MSSD.
• Statisticky nevýznamná sestupná tendence se projevila u parametrů: POWER LF, POWER HF, LF/HF, REL. LF, REL. HF, TOTAL POWER.
• Z výše uvedeného vyplývá, že po aplikaci relaxačního programu audiovizuální stimulace, na rozdíl od kontrolní skupiny, došlo k signifikantnímu vzestupu ukazatelů svědčících o zvýšení parasympatiku (vagu) - dle hodnot ukazatelů POWER HF, R-R intervaly, MSSD a TOTAL POWER (obr. 2, obr. 3).

DISKUSE

Autonomní nervový systém reaguje na řadu zevních i vnitřních podnětů, a podílí se tak na homeostáze a adaptačních mechanismech organismu. Porucha rovnováhy mezi aktivitou sympatického a parasympatického tonu významně ovlivňuje vznik a progresi mnoha kardiovaskulárních a metabolických onemocnění (13).

ANS má zároveň významný podíl na řízení kardiální autonomní reaktivity, která také podléhá vlivům vnitřního a vnějšího prostředí. Nepřetržité kolísání aktivity ANS je nejen obrazem aktuálního působení těchto faktorů, ale také adaptací na jejich předchozí působení. Aktivita ANS se změní pouze v případě, pokud dojde k výrazné změně některého z působících vlivů a následně k výrazné reakci ANS (16).

Audiovizuální stimulace je v posledních letech využívána v mnoha klinických oborech mimo fyzioterapii, jako např. v pediatrii, endokrinologii, psychoterapii a v dalších oborech zaměřených na léčbu bolesti. Své uplatnění by mohla nalézt i jako doplňková metoda v rehabilitaci a fyzioterapii. Je považována za efektivní metodu, pomocí které lze ovlivnit tenzní a migrenózní bolesti hlavy, neurologické deficity, poruchy spánku, poruchy učení, úzkostné stavy, stres, závislosti a zlepšit behaviorální a kognitivní funkce (17).

V současnosti, kdy se spousta lidí potýká každý den s vysokou fyzickou i psychickou zátěží, je velmi pravděpodobné, že celá řada zdravotních potíží má spíše psychosomatický původ než apriori somatický. Často pak dochází k typickým dysregulacím organismu, k rozladění psychiky, zvýšené únavě, nesoustředěnosti, emoční labilitě a k celkovému snížení imunity. Existují techniky, které záměrně ovlivňují aktuální ladění autonomního nervového systému a působí cíleně na aktivaci vagu. Mezi tyto techniky se řadí mimo audiovizuální stimulaci i celá řada dalších, jako např. Jacobsonova progresivní relaxace, Schultzův autogenní trénink, biofeedback, jóga, kognitivní terapie a další (3, 7, 11, 12).

Vlivem vybraných jógových pozic na funkční stav ANS se zabýval Kolisko (11). Pro zhodnocení vlivu vybraných jógových cvičení byla použita metoda spektrální analýzy variability srdeční frekvence, a hodnocena ve zkoušce leh-stoj-leh při řízené frekvenci dechu 12 cyklů/min. Experimentální skupinu 1 tvořilo 22 zdravých probandů průměrného věku 44,6 let, kteří se aktivně věnovali cvičení jógy. Experimentální skupinu 2 tvořilo 17 zdravých probandů průměrného věku 21 let cvičících jógu. Kontrolní skupina byla tvořena 26 zdravými probandy, kteří jógu necvičí. U všech skupin byly hodnoceny změny funkčního stavu ANS během vybraných jógových pozic, mezi pozicemi byla vždy zařazena odpočinková poloha v lehu na zádech. Výsledky studie prokázaly, že vlivem vybraných jógových poloh dochází k funkčním změnám ANS, závisejících na kineziologickém charakteru poloh a též na svalovém a mentálním úsilí, které je zapotřebí k zaujetí polohy. U poloh vyžadujících velké mentální úsilí a vyšší svalový tonus převládá aktivita sympatiku, naopak u méně mentálně i fyzicky náročných pozic převládala aktivita parasympatiku. Z toho vyplývá, že pomocí jógových cvičení je možné cílené ovládání funkčního stavu autonomního nervového systému.

Kolisko a spolupracovníci (10) dále zkoumali vliv koncentračně meditačních technik na aktuální funkční změny variability srdeční frekvence. U vybraných osob (tři muži, jedna žena), ovládajících koncentračně meditační techniku „čakra dharána“ hodnotili změny VSF s využitím metody SAVSF v poloze v sedu před, během a po užití této techniky. U všech probandů došlo během mentální koncentrace k rytmizaci dýchání, zpomalení dechové frekvence a prohloubení dýchání. Vlivem těchto změn došlo k přesunu respiračně vázané aktivity vagu do oblasti frekvenčního pásma složky LF. Nárůst spektrálního výkonu respiračně vázané frekvence v oblasti komponenty LF, která může být za daných podmínek považována za aktivitu vagu, je během mentální koncentrace výrazně vyšší než efekt prostého rytmizovaného prohloubeného dýchání. Tento efekt je s velkou pravděpodobností vyvolán eferentním podnětem a lze jej tedy považovat za přímý vliv korových regulací aktuálního funkčního stavu kardiálního autonomního nervového systému.

Velmi významné je spojení komponenty HF s dechovou frekvencí. Probandi v naší studii dýchali spontánní dechovou frekvencí, jelikož jsme chtěli zachytit její případné změny. Během vyšetření však dechová frekvence nikdy neklesla pod 10 dechů/minutu. V takovém případě by mohla nastat „interpretační léčka“, jelikož frekvenční aktivita baroreceptorů v oblasti frekvence 0,1 Hz splývá při dechové frekvenci nižší než 10 dechů/minutu s aktivitou respiračně vázané aktivity vagu (11). Cílem bylo zhodnotit vliv jednorázové aplikace relaxačního programu audiovizuální stimulace na vybrané ukazatele spektrální analýzy variability srdeční frekvence. Získané výsledky vypovídají o zvýšené aktivitě parasympatiku po aplikaci relaxačního programu AVS. V rámci naší studie došlo u skupiny probandů při porovnání parametrů SAVSF v lehu 2 před a po lehu bez aplikace relaxačního programu AVS ke statisticky významnému zvýšení pouze u parametru REL. VLF nebyl tedy prokázán žádný významný efekt prostého lehu bez aplikace relaxačního programu AVS. Vzhledem k poměrně dlouhému trvání relaxace v jedné pozici (tj. 40 minut) je možné, že probandi pociťovali dyskomfort, což se projevilo ve výsledcích (9).

K rozdílným výsledkům došli Emerson a spolupracovníci (4), kteří také zkoumali vliv jednorázové audiovizuální stimulace na variabilitu srdeční frekvence. Jejich studie se zúčastnilo 23 probandů, kteří podstoupili dvanáctiminutovou audiovizuální stimulaci s binaurálními tóny o frekvenci světelných i zvukových stimulů 8 Hz. Spektrální analýza variability srdeční frekvence byla použita k hodnocení efektu AVS na autonomní systém a byla hodnocena z EKG záznamu pořizovaného během stimulace. Z výsledků, které Emerson uvádí, plyne, že došlo k signifikantnímu zvýšení hodnot parametru Power LF, a naopak ke snížení hodnot parametrů Power HF a snížení hodnoty ukazatele R-R intervaly. Z toho vyplynulo, že jednorázová audiovizuální stimulace vyvolala zvýšení aktivity sympatiku, útlum parasympatiku a působila na probandy aktivačně. Autoři však přepokládají možný dlouhodobý relaxační efekt AVS až při pravidelné aplikaci.

Vlivem opakovaného působení audiovizuální stimulace na VSF se zabývali Zagulova, Podkopaeva, Vasil’ev & Medvedev (18). Studie se účastnilo 20 zdravých žen ve věku 18-19 let. Všichni probandi podstoupili během dvaceti dnů deset aplikací AVS pomocí přístroje Voyager XL. Variabilita srdeční frekvence byla hodnocena během ortoklinostatické zkoušky před začátkem první aplikace, a poté 20. den po poslední aplikaci. Hodnocen byl celkový spektrální výkon (Total power), výkon složek HF, LF a VLF (Power HF, Power LF, Power VLF) a poměr LF/HF. Ke statisticky významnému zvýšení hodnot došlo u parametrů Power HF, Total power; k signifikantnímu poklesu došlo u poměru LF/HF a u parametru Power VLF. Tato studie prokázala, že opakovaná aplikace AVS, v tomto případě 20 sezení, vede ke zvýšení vagové aktivity a má tedy relaxační efekt.

Efekt opakované audiovizuální stimulace na psychické a fyzické funkce u atletů zkoumali ve své studii Golovin, Balioz, Aizman & Krivoshchekov (5). Studie se zabývala vlivem AVS na kognitivní, psycho-emoční a neurodynamické indikátory, dále na EEG a na variabilitu srdeční frekvence. Studie se účastnilo 65 atletů, zaměřujících se na běh na střední vzdálenosti, ve věku 18-23 let. Probandi byly rozděleni do dvou skupin, výzkumné (n=25) a kontrolní (n=40). Audiovizuální stimulace byla aplikována z přístroje Nova Pro a pro tuto studii byl vybrán relaxační program, trvající 25 minut, složený z dvojitých binaurálních rytmů o frekvenci zvukových a světelných stimulů 3-13 Hz. Variabilita srdeční frekvence byla hodnocena před začátkem a po skončení intervencí v leže po dobu pěti minut. Obě skupiny i během studie pokračovaly v tréninkovém plánu, výzkumná skupina navíc podstoupila 20-22 aplikací AVS, vždy s 24hodinovým odstupem. U výzkumné skupiny se statisticky významně zvýšily hodnoty parametrů MSSD, Total power, Power HF a Power LF. U kontrolní skupiny došlo naopak k signifikantnímu snížení hodnot u parametrů MSSD, Total power a Power HF. Z výsledků studie vyplývá, že opakovaná audiovizuální stimulace pomocí relaxačního programu vedla ke zvýšení parasympatické aktivity a měla tedy relaxační vliv na probandy výzkumné skupiny, čehož může být využíváno v tréninkovém plánu k zotavení po náročném tréninku či před soutěží.

Naopak stimulační vliv AVS na změnu srdeční frekvence u mladých atletů zkoumali Calomeni, Almeida, Areas Neto & Silva (2). Do studie bylo zařazeno 10 atletů ve věku 14 ± 0,7 let, kteří podstoupili 10 minut dlouhý stimulační program audiovizuální stimulace o konstantní frekvenci 20 Hz (beta vlny). Srdeční frekvence byla hodnocena hned na začátku AVS a poté následně v 10. minutě. Totéž bylo opakováno následující den. Ke stimulaci byl použit přístroj Sirius. Z výsledků vyplynulo signifikantní zvýšení srdeční frekvence o 10,3 %. AVS zde byla použita jako ekvivalent aktivace sportovce představou sportovní činnosti.

Relaxační techniky jsou často zmiňovanou metodou volby v léčbě nejrůznějších onemocnění, v klinické praxi jsou používány v oboru fyzioterapie jen zřídka. Audiovizuální stimulace je moderní relaxační metodou, kterou je možné využívat k optimalizaci funkcí autonomního nervového systému a k redukci stresu. Výsledky naší studie prokázaly okamžitý relaxační efekt jednorázové aplikace zvolného relaxačního programu AVS na autonomní nervový systém. Vědecké databáze nenabízejí mnoho studií, které by naše závěry potvrdily či vyvrátily, je proto žádoucí se jednorázovým i opakovaným efektem audiovizuální stimulace i nadále zabývat (obr. 4).

ZÁVĚR

Spektrální analýza variability srdeční frekvence je vyšetřovací metoda, kterou lze citlivě, snadno a neinvazivně provádět hodnocení autonomních regulací v ortoklinostatické zkoušce. Audiovizuální stimulace ovlivňuje limbický systém, jako nejvyšší etáž vertikálního řetězení funkčních poruch, prostřednictvím optických
a akustických signálů. Výsledky studie ukazují, že po zvoleném relaxačním programu AVS došlo k signifikantnímu vzestupu ukazatelů (dle hodnot ukazatelů POWER HF, R-R intervaly, MSSD a TOTAL POWER), svědčících o zvýšení parasympatiku (vagu), což je zároveň i cílem racionální terapie.

Adresa ke korespondenci:

PhDr. Petr Uhlíř, Ph.D.

Katedra fyzioterapie FTK UP

Třída Míru 117

771 11 Olomouc

e-mail: petr.uhlir@upol.cz