Quantitative analysis of the autonomic nervous system : toolbox development and application

Abstract

A dinâmica entre a PA e a FC é de malha fechada, na qual a PA influencia a FC através do baroreflexo e a FC influencia a PA através da dinâmica circulatória. A respiração exerce uma influência direta sobre a FC que é mediada pelo SNA, chamada de acoplamento cardiorrespiratório (ACR), e também um efeito mecânico indireto mediado pelo baroreflexo. Enquanto análises espectrais univariáveis e bivariáveis podem ser usadas para avaliar esses mecanismos, são técnicas de malha aberta que são incapazes de diferenciar efeitos de retroalimentação dos efeitos de alimentação direta e também de separar o ACR das influências indiretas da respiração na FC. Para lidar com essas limitações, uma abordagem de identificação de sistemas foi aplicada. O CRSIDLab implementa três modelos: o modelo AR com entradas exógenas (ARX), o modelo de funções de base de Laguerre (FBL) e o modelo de funções de base de Meixner (FBM). As respostas ao impulso, que caracterizam a dinâmica entre cada par de variáveis, são calculadas a partir do modelo estimado. Esses modelos são capazes de isolar o ACR ao considerar ambos VPI e PAS como entradas e conseguem abrir a malha do baroreflexo computacionalmente pela imposição de atrasos entre a PAS e o IRR, caracterizando a resposta ao impulso do baroreflexo arterial (BRA). A partir dessas análises, não só o ganho em cada banda de frequência é fornecido através da transformada de Fourier da resposta ao impulso, mas também informações temporais como o atraso entre duas variáveis. Os resultados mostram que ficar de pé é acompanhado por uma supressão vagal e tom vascular simpático aumentado. Análises de correlação mostraram que as estimativas de ASR e SBR baseadas em análises espectrais não apresentam a mesma informação que as estimativas baseadas no modelo de ACR e BRA. As diferenças encontradas sugerem que as análises baseadas em modelo são efetivas em representar o ACR como uma medida dos efeitos diretos da respiração na FC e o BRA como expressão do baroreflexo independente da dinâmica circulatória. Assim, o CRSIDLab é uma ferramenta poderosa para a determinação não-invasiva de diferentes indicadores quantitativos do SNA. Os resultados mostram que os indicadores estimados refletem a fisiologia subjacente, pois ficar de pé é um estímulo simpático que deveria levar a supressão vagal, conforme observado. Os resultados obtidos também mostram que a abordagem de modelagem de sistemas multivariáveis pode fornecer importantes informações adicionais àquelas encontradas pelas abordagens espectrais mais tradicionais, podendo levar a indicadores quantitativos mais específicos do SNA.