Ritmos no sistema cardiológico
O sistema cardiológico, como a maioria dos sistemas biológicos, demonstra variações constantes quando em um estado saudável (ou balanceado homeostaticamente). Há muito que se postula que batimentos cardíacos “caóticos” ou imprevisíveis são mais saudáveis do que estados muito estáveis. Nos anos recentes obtivemos maior conhecimento da natureza da variação dos batimentos cardíacos (ou, mais tecnicamente, do intervalo entre batimentos [IEB]). Giardino, Lehrer e Feldman (2000) e Bernston, Cacioppo e Quigley (1993) apresentaram uma discussão detalhada do significado dos osciladores e das oscilações nos sistemas biológicos. Uma revisão técnica da variabilidade do batimento cardíaco é apresentada por Bernston, Cacioppo, Quigley e Fabro (1994) e Bernston, e outros (1997).
Nos últimos 10 anos, devido a avanços tecnológicos nas medidas fisiológicas houve um aumento no interesse da relação entre a variabilidade do batimento cardíaco e os resultados em exames de saúde. Variabilidade de batimentos cardíacos diminuída tem sido associada com mortalidade e morbidade cardiológica ( Bigger, Fleiss, Rolnitzky & Steinman, 1993ª, 1993b; Bigger, Rolnitzky Steinman & Fleiss, 1994; Bigger e outros 1995, Bigger, Steinman, Rolnitzky, Fleiss & Albrecht, 1996) e uma série de outros resultados ruins em exames de saúde (Kleiger, Miller, Bigger & Moss, 1987; Kristal-Boneh, Reifel, Harari, Malik, & Ribak, 1995; Katz, Liberty, Porath, Ovsyshcher & Prystowsky, 1999; Kristal–Boneh, Froom, Raifel, Froom & Ribak, 2000).
Uma medida da variabilidade, usualmente o desvio padrão de onda R a onda R (IEB), é indicativo do controle autônomo do coração e talvez também dos pulmões, esôfago e alguns músculos faciais. Existem dois ramos no sistema nervoso autônomo controlando o passo do ritmo cardíaco o simpático e o parassimpático.
Os dois sistemas interagem em uma relação sinergética complexa que algumas vezes é recíproca, algumas vezes aditiva e algumas vezes subtrativa. Características de ritmos particulares de cada uma delas operam através desses ramos. Porges (1995a, 1995b,1997) postulou que o nervo vago,em humanos, se desenvolveu de dois ramos que se originam de dois núcleos medulares chamados núcleos vagais. O primeiro ramo, mais primitivo e antigo em termos evolutivos, se origina no núcleo dorsal motor (NDM), o segundo, que evoluiu mais recentemente nos mamíferos superiores, se origina no núcleo ambíguo (NA). O sistema NDM é mais bem caracterizado como um sistema primitivo de freio cardíaco, cujo exemplo melhor conhecido é o “reflexo do mergulho”. Esse sistema pode ser excitado quando o organismo experimenta água fria na face ou no tórax e reduz significativamente a velocidade e o débito cardíaco. O sistema do NA tem maior interesse dentro da psicofisiologia aplicada porque parece estar envolvido no passo do batimento cardíaco em situações sociais desagradáveis. Isto é comprovado através da observação de uma quebra de ritmo e velocidade do batimento cardíaco (ou IEB) associado com a respiração. Com a inalação (inspiração), o freio vagal é removido e, portanto, o batimento cardíaco acelera. Na exalação, o freio vagal é reaplicado e reduz novamente o batimento. O batimento cardíaco aumenta durante a inspiração e reduz durante a expiração. Esse ritmo, batimento cardíaco/respiração é chamado de “arritmia sinusal respiratória” (ASR) ou “atividade de alta freqüência” (HF). Se o nervo vago está intacto, durante a respiração normal (10 – 16 respirações por minuto) pode-se observar uma curva pico e vale característica no batimento cardíaco com diferenças de 15-30 batimentos por minuto em pessoas jovens. Essa amplitude diminui com a idade de forma que pode se observar uma diferença pico-vale de 11 batimentos em uma pessoa de 65anos. Muitos estudos têm demonstrado que o bloqueio do sistema vagal elimina esse ritmo ASR ou HF (Bernston e outros 1993).
Os vários ritmos são relatados em Hertz (ciclos por segundo, abreviadamente Hz, com numerais específicos). Os osciladores de interesse estão entre 0,003 e 0,4Hz. Ritmos HF estão entre 0,15 e 0,4Hz. Com um cardiotacômetro, podem-se ver os ritmos HF, mas, outras oscilações mais lentas são mais difíceis de observar. Para observá-las, uma análise espectral é utilizada. Um ritmo de baixa freqüência (LF) ocorre na faixa de 0,08-0,14Hz, usualmente por volta de seis vezes por minuto (0,1Hz com um período de 10s). Em um cardiotacômetro isto seria difícil de ver, mas, na análise espectral ele é claramente visível. Esse oscilador se correlaciona com medidas de um reflexo que desempenha um importante papel na regulação da pressão sanguínea. Pequenos sensores de pressão nas artérias maiores (barorreceptores) retornam informação ao nódulo sinusal do coração para manter a homeostase no sistema de pressão sanguínea. Quando a pressão sanguínea aumenta, os barorreceptores estimulam o freio vagal a reduzir a velocidade do batimento cardíaco para reduzir a pressão. Similarmente, com o decréscimo da pressão sanguínea, os barorreceptores mandam um sinal para o acelerador cardíaco simpático para acelerar o coração e aumentar a pressão sanguínea.
Um retardo no sistema barorreflexo de aproximadamente 5 segundos causa as ondas de 10 segundos (0.1Hz) no batimento cardíaco. O ganho barorreflexo é atualmente de interesse dos cardiologistas porque pode ser um detector precoce de doença cardiológica. Ele é quantificado como a mudança no IEB (em milímetros de mercúrio).
Um terceiro oscilador, mais difícil de ver no registro do cardiotacômetro é o ritmo de freqüência muito baixa (VLF). Ele é definido como oscilações de 0,003 a 0,08Hz. Ele parece ser dirigido por um ritmo lento mediado pelo sistema nervoso simpático, possivelmente relacionado à regulação térmica ou gastrintestinal. Um estudo recente de Vaschillo, Lehrer, Rishe e Konstantinov (2002) sugere que esta onda reflete os efeitos barorreflexos no tônus da musculatura lisa e vasos sanguíneos (tônus vascular). Oscilações no tônus vascular e na pressão sanguínea tendem a mostrar picos de freqüência particularmente grandes na faixa de freqüência muito baixa grande na faixa de freqüência muito baixa (VLF) centrando em aproximadamente 0,05 ( i é, três vezes por minuto ou com uma periodicidade de 20s). Essa oscilação, portanto, sugere um atraso no tônus vascular, membro do sistema barorreflexo de aproximadamente 10s, talvez devido à plasticidade dos vasos sanguíneos. Esse ritmo também é encontrado no batimento cardíaco.
Utilizado um gráfico espectral em tempo real, sensível a mudanças minuto a minuto no sistema nervoso autônomo podemos obter uma figura muito mais rica dos caminhos potenciais da interação mente-corpo. Juntamente com medidas tradicionais como condutância de pele, temperatura ou atividade muscular, as medidas da variabilidade do batimento cardíaco podem nos auxiliar a construir um modelo de abordagem para distúrbios como a dor torácica não cardíaca. Por exemplo, o gráfico espectral nos dará acesso imediato ao balanceamento simpático-parassimpático (a razão entre as atividades HF e LF ou VLF) ( Berntson e outros 1997); ele nos dará um índice rudimentar do ganho barorreflexo (Bernardi e outros 1994), e irá revelar a ocorrência de ressonância entre as atividades respiratória e barorreflexa.
Questões de medida
Para observar os osciladores, deve-se realizar uma transformação rápida de Fourier (FFT) (ou transformação diferencial de Fourier [DFT] nos dados do IEB. O IEB deve ser medido acuradamente com taxas de amostragem de pelo menos 256 amostras por segundo.
Isso é feito de forma melhor através de um eletrocardiograma (ECG), mas, algumas vezes é feito através de um pletismógrafo de pulso (PPG). O PPG tem a desvantagem de não possuir uma ponta cardíaca bem definida para engatilhar o temporizador e calcular o IEB. Contudo, alguns avanços recentes no calculo da variabilidade do batimento cardíaco a parti do PPG tem produzido cálculos de freqüência que são muito paralelos àqueles obtidos através do ECG (Giardino, Lehrer & Edelberg, 2002).
Influência da freqüência respiratória nas medidas da variabilidade dos batimentos cardíacos.
Uma complicação das medidas da banda espectral é que a atividade de alta freqüência (HF) é influenciada pela freqüência respiratória. Por esta razão as medidas escalares de HF dependem de a pessoa manter a freqüência respiratória na faixa determinada de 0,15-0,4Hz. Grossman e outros (Grossman e Kollai, 1993; Wilhelm, Gevirtz & Roth, 2001) demonstraram que os valores de HF podem ser grandemente afetados por manipulações na freqüência respiratória. Portanto, quando o psicólogo treina o cliente em respiração lenta (normalmente em torno de 6 respirações por minuto), a atividade HF diminui para dentro da banda de baixa freqüência (LF). Isso não significa que o sistema de freio vagal não está operando, como poderia ser suposto pela redução da atividade HF, mas que as oscilações vagais estão aparecendo agora na faixa LF.
Terapia de Biofeedback de Freqüência Ressonante
A sobreposição dos efeitos respiratórios e barorreflexo na variabilidade do batimento cardíaco durante baixas freqüências respiratórias pode representar algumas oportunidades de tratamento. Lehrer, Vaschillo & Vaschillo (2000b) teorizaram que quando um individuo aprende uma técnica respiratória guiado pelo biofeedback da variabilidade do batimento cardíaco, é criada uma ressonância no sistema cardio-respiratório entre os efeitos da respiração e aqueles do sistema barorreflexo. Dados recentes do laboratório de Lehrer (Lehrer, Smetankin & Potapova, 2000 a) mostraram que a prática diária dessa ”terapia de biofeedback de freqüência ressonante” aumenta o montante total de variabilidade de batimento cardíaco com quase todas as oscilações ocorrendo em uma única freqüência. Este método mostrou também aumentar o ganho barorreflexo e melhorar a função pulmonar enquanto abaixa a pressão, mesmo em pessoas saudáveis.
Nesse sentido, muitos grupos ao redor do mundo têm comunicado que o biofeedback de ASR é uma modalidade viável de feedback. O cliente é instruído a maximizar a amplitude pico-vale baseado no gráfico de linha de um cardiotacômetro. Com o tempo, quase todos os participantes conseguem isso através do aprofundamento e lentificação da respiração e entrando em um estado mental de “plenitude”. Apesar de esse método poder afetar a atividade vagal, ele parece fazer muito mais. Ele promove oscilações de alta amplitude do batimento cardíaco que estimulam o barorreflexo aproximadamente seis vezes por minuto.
Essas oscilações propiciam uma estimulação mais regular do barorreflexo do que a que ocorre ordinariamente.
Elas são, conforme descrito acima, produzidas por ressonância entre os efeitos do Biofeedback (ou respiração) e a atividade barorreflexa. Este “exercício” aumentado dos barorreflexores hipoteticamente aumentam a eficiência do reflexo (Vaschillo, 1984), Lehrer et al (1997) e Leherer et al (2000 a) demostraram que ele reduz a pressão sanguínea em pacientes hipertensos. Relatos não científicos vindos da Rússia sugerem que ele pode ser útil no tratamento de uma variedade de distúrbios físicos de origem psicossomática e relacionados ao estresse ( Chernigovskaya, Vaschillo, Petrash e Rusanovsky, 1990).
Estudos de avaliação desse modo de feedback estão em andamento e, se bem sucedidos, podem oferece uma nova ferramenta poderosa no campo da medicina mente-corpo.
Procedimento par realizar a terapia de Biofeedback de freqüência ressonante
Apesar de o método ser ainda muito novo para um procedimento padronizado, um procedimento foi delineado por Lehrer et al (2000). A primeira sessão é geralmente dedicada a encontrar a freqüência de ressonância da pessoa. Isto é conseguido levando-se a respiração do individuo a várias freqüências próximas de 0,1Hz e encontrando a freqüência que elicia a maior amplitude das oscilações do batimento cardíaco. Sugere-se então ao indivíduo que pratique a respiração nesta freqüência até a próxima sessão (aproximadamente 1 semana depois) nas sessões subseqüentes, fornece-se biofeedback na forma de um tela de cardiotacômetro ou analise de Fourrier em tempo real do batimento cardíaco, atualizado a cada poucos segundos. A pessoa é instruída a maximizar a amplitude da variabilidade da freqüência cardíaca em sua freqüência de ressonância e a fazer um ajuste fino na estimativa de sua freqüência de ressonância pela observação da freqüência respiratória que continua a eliciar a maior amplitude da variabilidade da freqüência cardíaca. Para aumentar o efeito, o individuo é algumas vezes instruído a respirar abdominalmente e escalar através dos lábios entreabertos. Solicita-se também à pessoa que respire superficialmente para evitar a hiperventilação durante a prática desse método. Apesar da maioria das pessoas serem capazes de produzir altas amplitudes de variabilidade do batimento cardíaco com poucos minutos de treinamento, normalmente demora várias semanas para estabilizar à variabilidade do batimento cardíaco na freqüência ressonante.
O número de sessões requerido para maximizar os efeitos ainda não é conhecido. Dados de ambos os nossos laboratórios sugerem que a curva representando efeitos fisiológicos não se nivelou após 10 sessões de treinamento.
Áreas para pesquisa futura.
Alertamos o leitor de que existem poucos estudos desse método. Hiperventilação tem sido documentada como um efeito colateral potencial da técnica que deve ser gerenciado durante o tratamento (Lehrer et al,1997).
Outros efeitos colaterais poderão ainda ser documentados, principalmente entre indivíduos vulneráveis (tais com pessoa com falhas cardíacas, hipertensão severa etc.) Contudo, achados iniciais na clinica de Gevirtz quando a técnica foi utilizada em reabilitação cardiológica têm sido promissores, pelo fato de aumentar a variabilidade do batimento cardíaco sem efeitos colaterais relevantes. Mais pesquisas utilizando esse mesmo método são necessárias para entender tanto seus benefícios potenciais quanto os perigos que possa trazer. Vaschillo também encontrou grandes efeitos barorreflexos na oscilação da pressão sanguínea a 0,05Hz, (Vaschillo et al, 2002). É possível que o treinamento para produzir grandes oscilações de amplitude dentro da banda VLF tenha também efeitos poderosos no sistema barorreflexo e no controle autônomo.
Glossário
Osciladores – Aparelhos ou sistemas fisiológicos que produzem atividades rítmicas (de e para).
Onda R – Onda eletrocardiográfica (ECG) que é representada por um pico durante a estimulação elétrica dos ventrículos. Ela é utilizada no Biofeedback para engatilhar um temporizador para medir o ‘intervalo entre batimentos (IEB, o tempo entre os picos de onda R)
Análise Espectral – Uma técnica matemática e gráfica usada para decompor formas de onda complexas em seus componentes constituintes ( partículas de freqüência). A fórmula matemática par fazer isso foi trabalhada pela primeira vez por Jean Baptiste Fourier e por isso a analise é freqüentemente chamada de “transformação rápida de Fourier”.
Núcleo Vagal – Os dois núcleos medulares dos quais o nervo vago, do sistema nervoso parssimpático se originam. O núcleo dorsal motor (NDM), responsável pelo freio cardíaco primário e o núcleo ambíguo ( NA) responsável por freio cardíaco súbito coordenado com a respiração.
Richard N. Gevirtz &
Paul Lehrer
Tradução: Ivo Oscar Donner
REFERENCES
Bernardi, L., Leuzzi, S., Radaelli, A., Passino, C., Johnston, J. A., & Sleight, P. (1994). Low-frequency spontaneous fluctuations of R-R interval and blood pressure in conscious humans: A baroreceptor or central phe¬nomenon? Clinica/ Science, 87(6), 649-654. .
Berntson, G. G., Bigger, J. T., Jr., Eckberg, D. L., Grossman, P., Kaufmann, P. G., Malik, M., Nagaraja, H. N., Porges, S. W., Saul, J. P., Stone, P. H., & van Molen, M. W. (1997). Heart rate variability: Origins, meth¬ods, and interpretative caveats. Psychophysiology, 34, 623-648.
Berntson, G. G., Cacioppo, J. T., & Quigley, K. S. (1993). Cardiac psychophysiology and autonomic space in humans: Empirical perspectives and conceptual implications. Psychologica/ Bu//etin, 114(2), 296¬322.
Berntson, G. G., Cacioppo, J. T., Quigley, K. S., & Fabro, V. T. (1994). Autonomic space and psychophysiologi¬cal response. Psychophysiology, 31(1), 44-61.
Bigger, J. T., Jr., Fleiss, J. L., Rolnitzky, L. M., & Steinman, R. C. (1993a). The ability of several short-term measures of RR variability to predict mortality after myocardial infarction. Circu/ation, 88(3), 927-934.
Bigger, J. T., Jr., Fleiss, J. L., Rolnitzky, L. M., & Steinman, R. C. (1993b). Frequency domain measures of heart period variability to assess risk late after myocardial infarction. Journa/ of the American Co//ege of Cardi¬ology, 21(3), 729-736.
Bigger, J. T., Jr., Fleiss, J. L., Steinman,R. C., Rolnitzky, L. M., Schneider, W. J., & Stein, P. K. (1995). RR vari¬ability in healthy, midd1e-aged persons compared with patients with chronic coronary heart disease or re¬cent acute myocardial infarction. Circu/ation, 91(7), 1936-1943.
Bigger, J. T., Jr., Rolnitzky, L. M., Steinman, R. C., & Fleiss, J. L. (1994). Predicting monality aner myocardial infarction from the response of RR variability to antiarrhythmic drug therapy. Journa/ of the American Co//ege of Cardiology, 23(3), 733-740.
