Het hart en de hersenen

Het hart en de hersenen. Wat is het verband?
AE Aubert, F Beckers, B Verheyden
Laboratorium Experimentele Cardiologie, UZ Gasthuisberg O/N, 3000 Leuven
1. Inleiding.
De volkswijsheid heeft het hart altijd als de zetel van emoties aanzien: een gebroken hart,
hartpijn, hartewensen ... Eveneens in vele godsdiensten is de hart de zetel van de ziel. Het is
wel merkwaardig dat tot op zekere hoogte deze beweringen een fysiologische onderbouw
hebben.
De leidddraad door deze lezing zal zijn: door welke mechanismen zal hersenactiviteit de
werking van ons hart beïnvloeden?
2. Evenwicht bij lichaamsfuncties
Het principe van homeostase zorgt ervoor dat het menselijk lichaam zich kan aanpassen aan
veranderende externe invloeden (bv. temperatuur, lichaamspositie, lawaai, fysieke training,
ziektetoestanden …). Hierdoor zullen alle menselijke activiteiten een invloed hebben op de
hartfunctie. Zo zullen bvb eveneens het verouderingsproces alsook een omgeving van
micrograviteit (in de ruimte) een reeks fysiologische veranderingen tot gevolg hebben die
vrijwel parallel verlopen zoals: spieratrofie, demineralisatie van bot, kortom, de meeste
orgaanfuncties zullen veranderen door verschuivingen van het evenwicht.
3. Hartritmevariabiliteit in het algemeen
Het hartritme en de bloedruk veranderen voortdurend. De ogenblikkelijke waarden worden
gecontroleerd door twee takken van het autonome zenuwstelsel: de orthosympathische en de
parasympathische (vagale) component. Eenvoudig gesteld veroorzaakt een activering van de
sympathische component een cardio-acceleratie, vagal tonus veroorzaakt een vertraging van
het hartritme. Feedback wordt voorzien via het baroreflex mechanisme, dat geactiveerd wordt
via de baroreceptoren die gelokaliseerd zijn in de belangrijkste arteries.
Autonome cardiovasculaire controle kan gemakkelijk en op een niet invasieve manier
gemeten worden door middel van continue electrocardiogram (ECG) (zie figuur 1; links:
ECG; rechts: tachogram) en bloeddruk opnames. De slag-per-slag variabiliteit van het
hartritme (HRV) en de bloeddruk (BPV) maakt het mogelijk om zowel de sympathische als
de vagale invloeden op het hart te meten.
De eenvoudigste manier om cardiovasculaire variabiliteit te beschrijven gebeurt door middel
van statistische methoden (gemiddelde, standaard afwijking, …= tijds domein analyses).
Spectraal analyse (figuur 2) daarentegen toont duidelijk het onderscheid tussen sympathische
en vagale modulatie. Verschillende frequentiebanden komen overeen met de modulatie van de
takken van het autonome zenuwstelsel. Laag frequente schommelingen (LF: 0.04-0.15 Hz)
komen voornamelijk overeen met de sympathische modulatie, maar ook vagale invloeden en
de baroreflex zijn vertegenwoordigd in dit frequentie gebied, terwijl hoog frequente
fluctuaties (HF: 0.16-0.4 Hz) gerelateerd zijn met de vagale of parasympathische modulatie
van het hartritme.
Figuur 1: Generatie van het tachogram
LF
HF
Figure 2: HRV vermogen spectrum met LF en HF componenten
4. Toepassingen
Digitale signaal analyse technieken en de software nodig voor bepalingen van HRV, BPV en
baroreflex indices, werden in de loop van de laatste jaren oppunt gesteld en afgewerkt in het
Laboratorium voor Experimentele Cardiologie. HRV methodologie werd toegepast bij
klinische studies waarbij cardiale autonome activiteit een belangrijke rol speelt.
Hierna volgt een opsomming van verschillende onderzoeken die door ons uitgevoerd werden:

Evolutie van HRV als een functie van verouderen in een gezonde populatie (276
proefpersonen met leeftijd tussen 18 en 71 jaar) en geslacht (135 vrouwen en 141
mannen). Hoe verandert HRV met verouderen? Hoe verschillen mannen en vrouwen (met
hun HRV)?

Invloed van gedrag op HRV: in 276 proefpersonen, HRV parameters werden vergeleken
met verwerkingsgedrag. Hoe reageert het hart op emoties?

Invloed van atletische training op HRV: vergelijking tussen controle subjecten (N=10),
aërobisch getrainde (N=10), anaërobisch getrainde (N=8) en rugby spelers (N=8). Kan
training gemeten worden?

Effecten van lange termijn fysische activiteit op HRV parameters bij een oudere populatie
(55+) (N=15). Heeft beginnen met trainen na 55+ nog zin?

Tilt test (kanteltafel) bij syncope patiënten en tilt test studie bij een oudere normale
populatie. In totaal werden 136 patients met multipele episodes van syncope onderzocht
met een tilttafel test en HRV resultaten werden vergeleken met gelijkaardige testen bij 40
normale subjecten, Kan HRV analyse iets zeggen over “flauwvallen”?

HRV bij patiënten na harttransplantatie (PhD thesis F. Beckers), (N=107), evolutie van
autonome modulatie in het eerste jaar na harttransplantatie en tot een 10-jarige opvolging
bij cardiale transplant patiënten (N=226). Wordt een ruilhart terug bezenuwd?

HRV studies bij proefdieren: een model voor centrale of perifere toediening van
geneesmiddelen bij ratten (N=73) met tijds en frequentie domein onderzoeksmethodes
(PhD thesis D. Ramaekers) werd ontwikkeld. Ook een model voor hartfalen bij schapen
(N=12) werd oppunt gesteld. Hoe kunnen dierstudies informatie opleveren over hun “well
being”?

Evolutie van HRV bij de maturatie van het autonome zenuwstelsel bij kippen embryos.
Hoe evolueert het zenuwstelsel tijdens embryonale groei?

Studies over ruimtefysiologie: simulaties door wateronderdompeling, parabolische
vluchten en metingen tijdens ruimtevluchten (Odissea (2002, Frank de Winne), Cervantes
(2003, Pedro Duque), Delta (2004, André Kuipers)). Is er een verband tussen
ruimtefysiologie en verschijnselen op aarde?