Předchozí části článku zaměřené na autonomní nervový systém (ANS) postupně poskytly nejdůležitější informace týkající se jeho fungování a významu. V
první části byla objasněna základní role a ANS může být jednoduše označen jako "tichý a neustále aktivní regulátor" mimovolních funkcí těla. Mezi nejdůležitější patří zejména srdeční frekvence, krevní tlak,
dýchání nebo trávení. Zároveň bylo vysvětleno, že ANS je tvořen dvěma hlavními větvemi - sympatikem a parasympatikem, přičemž jejich dynamická rovnováha ovlivňuje nejen fyzickou výkonnost, ale i schopnost těla zvládat stres a regenerovat.
Druhá část cílila na ANS v kontextu deregulačních mechanismů. Byly objasněny pojmy, jako je homeostáza, alostáza, alostatický stav, alostatické zatížení a přetížení. Dále byla pozornost věnována nadměrné aktivitě sympatiku, která může negativně ovlivňovat fungování dalších tělních systémů a tím přispívat ke vzniku mikrozánětů i celé škály chronických onemocnění. Závěrečná část článku rozebírala právě tato onemocnění, jakými jsou například astma, CHOPN, COVID-19, histaminová intolerance, metabolický syndrom aj. Přehled onemocnění ukázal, že i taková onemocnění, která se na první pohled jeví jako bez zjevné příčiny a bývají z pohledu klasické medicíny často přehlížena, mohou mít svůj původ právě v deregulaci ANS.
Zbývající části se zaměří na pozitivní využití poznatků o ANS v praxi. Jejich cílem je nabídnout srozumitelné a prakticky využitelné informace především pro laickou veřejnost tak, aby si každý mohl snadno vytvořit obrázek o fungování vlastního ANS jak v krátkodobém, tak i dlouhodobém časovém horizontu.
Třetí část představuje přehled nejčastějších ukazatelů spojených s činností ANS, které lze snadno sledovat pomocí moderní nositelné elektroniky (tzv. wearables), například chytrých hodinek, prstenů nebo náramků.
Ve čtvrté části se pozornost bude soustředit na praktické využití dat získaných z těchto zařízení. Na příkladu tří rozšířených produktů na trhu Oura Ring, Apple Watch a MASIMO MightySat pulzní oxymetr si ukážeme, jak jednotlivé hodnoty interpretovat, a doplníme je o konkrétní doporučení, jak s nimi pracovat v každodenním životě. Zároveň vysvětlíme, jak lze potenciál wearables využít co nejefektivněji ke zlepšení autonomní regulace a celkového zdraví.
Pátá část nabídne pohled na konkrétní stavy a situace. Od běžné podpory rovnováhy ANS a její optimalizace až po případy, kdy je tato rovnováha narušena. Součástí bude i praktické objasnění fenoménu přetrénování a jeho vztahu k regeneraci a funkci ANS. V závěru se okrajově dotkneme i možností využití wearables v oblasti psychického zdraví, zejména v kontextu depresivních a panických stavů.
Nejdůležitější měřitelné ukazatele související s činností ANS
Díky současnému technologickému pokroku je možné poměrně jednoduše sledovat řadu fyziologických ukazatelů, které odrážejí stav ANS.4 To znamená, že i my jakožto laici bez odborného vzdělání máme k dispozici nástroje, které nám umožňují získat základní přehled o fungování našeho organismu a případně včas rozpoznat signály nerovnováhy. Ukazatele popsané níže představují nejzákladnější orientační parametry. Samozřejmě nenahrazují komplexnější modely ani sofistikovaná lékařská zařízení, která se používají v klinické praxi pro přesné hodnocení aktivity ANS.3 Přesto však mají svůj význam zejména jako vstupní brána k pochopení základních principů fungování autonomní regulace. Je užitečné vědět, co jednotlivé hodnoty znamenají, jak je správně interpretovat a jak je případně využít k podpoře rovnováhy a regenerace vlastního těla.
Zjednodušená vizualizace informačního procesu od záznamu dat až po jejich interpretaci pomocí nositelného zařízení
Srdeční frekvence (HR) - představuje základní ukazatel srdeční činnosti a zároveň velmi důležitý parametr při monitorování aktivity ANS. Udává, kolikrát za minutu se srdeční sval stáhne, tedy kolik úderů za minutu (BPM) srdce vykoná. U zdravého dospělého člověka v klidovém stavu se běžně pohybuje mezi 60 až 100 BPM, přičemž u trénovaných jedinců (zejména vytrvalostních sportovců) může klesat i pod 50 BPM, což je projev zvýšené parasympatické aktivity a dobré kardiovaskulární kondice.15 Zajímavostí je, že rytmus srdce není nikdy zcela pravidelný, ale ani zcela náhodný. Odchylky v srdečním rytmu jsou výsledkem neustálé souhry mezi řadou fyziologických a psychologických faktorů, jako je úroveň fyzické aktivity, emocionální stres, spánek, dýchání, termoregulace, krevní tlak, hormonální regulace nebo vliv cirkadiánního rytmu.9 Dále hraje roli i genetická výbava či momentální aktivita sympatické a parasympatické větve ANS. Právě z těchto důvodů je srdeční frekvence považována za citlivý a dynamický indikátor aktuálního stavu organismu, který může nejen odrážet celkovou zátěž a adaptaci na stres, ale i napovědět o míře regenerace, přetrénování či možném nástupu onemocnění. Měření srdeční frekvence tak nabízí jednoduchý, ale velmi cenný vhled do autonomní regulace a celkové rovnováhy těla.
Krevní tlak (BP) - označuje sílu, kterou krev působí na stěny tepen při svém proudění cévním systémem. Při každém srdečním stahu (systole) dochází k vypuzení krve do arteriálního řečiště, čímž se vytváří tlaková vlna, která umožňuje cirkulaci krve po celém těle. V klidovém stavu se za normální hodnoty krevního tlaku u dospělého považuje přibližně 120/80 mmHg, přičemž první číslo (systolický tlak) označuje tlak při stahu srdce a druhé (diastolický tlak) tlak v době mezi stahy.20 Regulace krevního tlaku je jednou z klíčových funkcí ANS, konkrétně jeho sympatické větve. Sympatikus reaguje na akutní změny arteriálního tlaku například při náhlém postavení se nebo fyzické zátěži aktivací kompenzačních mechanismů, které udržují stabilní průtok (perfuzi) mozku a dalších životně důležitých orgánů.5 Pokud tato regulace selže, může dojít k patologickým stavům, jako jsou ortostatická hypotenze, mdloby, šokové stavy, nebo naopak k trvale zvýšenému tlaku (hypertenzi), který zvyšuje riziko mrtvice, infarktu a selhání ledvin. Zásadní roli v této regulaci hraje baroreflexní mechanismus, který detekuje změny tlaku prostřednictvím specializovaných receptorů v karotických tělíscích a aortálním oblouku. Tento mechanismus zajišťuje rychlou autonomní odpověď zvýšení nebo snížení srdeční frekvence a cévního napětí s cílem udržet arteriální tlak v optimálním rozmezí.2 Jak upozorňuje Norcliffe-Kaufmann (2022), poruchy baroreflexní aktivity mohou vést k závažným poruchám regulace tlaku a tím přispívat k celé škále kardiovaskulárních komplikací.
Variabilita srdečního rytmu/tepu (HRV) - představuje míru rozdílů v časových intervalech mezi po sobě jdoucími srdečními tepy. Konkrétně se jedná o tzv. R-R intervaly (intervaly mezi vrcholy R v EKG křivce). Variabilita je citlivým ukazatelem autonomní regulace srdce, kterou zajišťují obě větve ANS.8 Je nepřetržitě ovlivňována faktory, jako je dýchání, krevní tlak, mozková aktivita nebo srdeční frekvence, s níž má inverzní vztah. Tyto vlivy jsou zprostředkovány zejména centrální autonomní sítí, která integruje informace z limbického systému, prefrontální kůry a mozkového kmene. V posledních letech se HRV stala klíčovým ukazatelem - biomarkerem odrážejícím stav ANS. Jako snadno měřitelný ukazatel rovnováhy mezi sympatickou a parasympatickou aktivací si nachází uplatnění nejen v klinické praxi, ale také ve sportovní fyziologii a oblasti duševního zdraví.12 Nízké hodnoty HRV (obecně se udává pod 30 ms) signalizují zhoršenou autonomní rovnováhu a mohou poukazovat na chronický stres, přetrénování, únavový syndrom, depresivní stavy nebo zvýšené riziko kardiovaskulárních onemocnění.10
Naopak vysoká HRV (obecně se udává nad 50 ms) je spojována s vyšší mírou tělesně-duševní odolnosti, tedy lepší schopností organismu reagovat na akutní stresory a rychle se navracet k rovnovážnému stavu. Například studie od Min et al., 2024 prokázala, že jedinci s vyšší HRV vykazují efektivnější emoční regulaci, stabilnější kortizolovou odpověď a lepší kardiovaskulární a protizánětlivé reakce během náročných kognitivních i fyzických úkolů. HRV je tak často vnímána jako objektivní indikátor celkové adaptability a odolnosti (resilience). Pro detailnější hodnocení HRV se využívají metody analýzy v časové doméně, mezi které patří například SDNN (standard deviation of NN intervals) a rMSSD (root mean square of successive differences).17 Tyto ukazatele patří k nejčastěji používaným parametrům v klinickém i výzkumném kontextu a při troše úsilí s nimi můžeme pracovat i my "laici".
Grafické znázornění HRV (R-R interval)
Saturace krve kyslíkem (SpO2) - udává, kolik procent hemoglobinu v krvi je aktuálně nasyceno kyslíkem, tedy kolik molekul kyslíku je navázáno na hemoglobin ve srovnání s celkovou dostupnou kapacitou. Jedná se o jeden z klíčových fyziologických ukazatelů, protože okysličení tkání je nezbytné pro správné fungování všech buněk a orgánových systémů.13 Za normální (fyziologické) rozmezí SpO2 se u zdravých jedinců považuje 95 - 100 %, přičemž hodnoty pod 94 % mohou signalizovat mírnou hypoxii a hodnoty pod 90 % představují již závažný stav vyžadující lékařskou pozornost.6
ANS, který reguluje širokou škálu mimovolních funkcí včetně srdeční frekvence, krevního tlaku, dechových vzorců či kardiovaskulárních odpovědí, přímo ovlivňuje dýchání a tím i okysličení krve. Nízké hodnoty SpO2 mohou signalizovat akutní či chronické poruchy dýchání, cirkulace nebo nervové regulace a představují potenciální riziko pro zdraví i celkovou homeostázu organismu.7 Monitorování proto slouží jako důležitý nástroj pro včasné zachycení počínajících dysfunkcí autonomní regulace včetně stavů, jako je spánková apnoe, hypoventilace či hypoxie.
Tělesná teplota - za optimální se považuje hodnota kolem 37 °C, přičemž její udržování v úzkém rozmezí je nezbytné pro správné fungování organismu. Zejména enzymy v tělesných buňkách vyžadují stabilní teplotu, aby mohly efektivně katalyzovat chemické reakce. ANS hraje klíčovou roli v termoregulaci, tedy udržování a přizpůsobování tělesné teploty. Pokud dojde k její deregulaci, může to vést k různým stavům, jako je horečka, infekce nebo tepelná intolerance. I proto je sledování tělesné teploty důležitým ukazatelem celkového zdraví.19
Dechový vzorec (stereotyp) a počet dechů za minutu - představují životně důležitý proces, který probíhá automaticky, ale zároveň patří mezi málo známé ukazatele, jejichž prostřednictvím lze vědomě ovlivňovat funkci ANS včetně výše zmíněných fyziologických parametrů. Výhody pomalého dýchání, konkrétně rytmu kolem šesti dechů za minutu, byly prokázány na různých úrovních zdraví a fyziologie související se stresem. Výzkumy potvrzují pozitivní vliv na regulaci ANS (např. baroreflex či respirační sinusová arytmie), dále na kardiopulmonální a neuroendokrinní funkce, snížení úzkosti, snížení vzrušení a posílení relaxace i psychické odolnosti.1 I proto je sledování dechových funkcí důležitým nástrojem pro optimalizaci činnosti ANS.
Elektrokardiogram (EKG) - se používá ke snímání elektrické aktivity srdce a k hodnocení jeho funkce. Zaznamenává zejména frekvenci srdečního tepu a pravidelnost srdečního rytmu. Pomocí EKG lze identifikovat řadu kardiovaskulárních abnormalit včetně ischemických změn (např. zúžení věnčitých tepen), akutního infarktu myokardu, poruch vedení nebo arytmií.18 Dále je EKG schopno detekovat tzv. respirační sinusovou arytmii (RSA). RSA je fyziologický jev, při kterém dochází k prodloužení R-R intervalu při výdechu a jeho zkrácení při nádechu. Tento vzorec je projevem vagové (parasympatické) aktivity a představuje klíčový aspekt krátkodobé HRV.16 Má potenciálně pozitivní vliv na ventilaci a perfuzi v plicích, protože přispívá k lepší synchronizaci mezi dýcháním a srdeční činností. Změněná nebo patologicky potlačená RSA však může být indikátorem závažných stavů, jako jsou diabetická neuropatie, srdeční selhání či autonomní dysfunkce.
Grafické znázornění RSA
Komentář
S-IBI (short inter-beat interval) označuje kratší intervaly mezi srdečními tepy, ke kterým dochází během nádechu, kdy srdeční frekvence zrychluje. L-IBI (long inter-beat interval) naopak představuje delší intervaly během výdechu, kdy se srdeční frekvence zpomaluje. Tento střídavý rytmus, známý jako RSA, je přirozeným ukazatelem parasympatické aktivity a důležitým parametrem při hodnocení HRV. Sledování těchto změn umožňuje lépe porozumět autonomní regulaci srdce, a proto se S-IBI a L-IBI běžně používají při biofeedbacku a hodnocení stresové zátěže.
Shrnutí
Díky moderním technologiím je dnes možné snadno sledovat základní fyziologické ukazatele, které odrážejí stav ANS. Mezi nejběžněji se vyskytující patří srdeční frekvence (HR), krevní tlak (BP), variabilita srdečního rytmu (HRV), saturace krve kyslíkem (SpO2), tělesná teplota, dechový vzorec a elektrokardiogram (EKG). Parametry poskytují cenné informace o autonomní regulaci těla, zdravotním stavu, regeneraci a jeho adaptaci na stres. Monitorování ukazatelů pomocí nositelných zařízení umožňuje laikům i odborníkům získat důležité informace o aktuálním i dlouhodobém zdravotním stavu a pomáhá včas identifikovat možné dysfunkce autonomní regulace.
Použité zdroje:
1. Anasuya, B., Deepak, K. K., Jaryal, A. K., & Narang, R. (2020). Effect of slow breathing on autonomic tone & baroreflex sensitivity in yoga practitioners. Indian Journal of Medical Research, 152(6), 638-647
2. Armstrong, M., Kerndt, C. C., & Moore, R. A. (2023). Physiology, baroreceptors. In StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing
3. Baker, J. R., Hira, R., Uppal, J., & Raj, S. R. (2024). Clinical Assessment of the Autonomic Nervous System. Cardiac Electrophysiology Clinics, 16(3), 239-248
4. Chakrabarti, S., Biswas, N., Jones, L. D., Kesari, S., & Ashili, S. (2022). Smart consumer wearables as digital diagnostic tools: A review. Diagnostics, 12(9), 2110
5. Dani, M., Taraborrelli, P., Panagopoulos, D., Dirksen, A., Torocastro, M., Sutton, R., & Lim, P. B. (2022). New horizons in the ageing autonomic nervous system: Orthostatic hypotension and supine hypertension. Age and Ageing, 51(8), afac150
6. Dini, M. Z., Rakhmatsyah, A., & Wardana, A. A. (2022). Detection of oxygen levels (SpO2) and heart rate using a pulse oximeter for classification of hypoxemia based on fuzzy logic. Jurnal Ilmiah Teknik Elektro Komputer dan Informatika, 8(1), 17
7. Dissanayake, H. U., Bin, Y. S., Sutherland, K., Ucak, S., de Chazal, P., & Cistulli, P. A. (2022). The effect of obstructive sleep apnea therapy on cardiovascular autonomic function: A systematic review and meta-analysis. Sleep, 45(12), zsac210
8. Gullett, N., Zajkowska, Z., Walsh, A., Harper, R., & Mondelli, V. (2023). Heart rate variability (HRV) as a way to understand associations between the autonomic nervous system (ANS) and affective states: A critical review of the literature. International Journal of Psychophysiology, 192, 35-42
9. Hye-Geum, K., et al. (2018). Stress and heart rate variability: A meta-analysis. Psychiatry Investigation, 15(3), 235
10. Laborde, S., Allen, M. S., Borges, U., et al. (2022). Effects of voluntary slow breathing on HR and HRV. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 138, 104711
11. Min, J., Koenig, J., Nashiro, K., et al. (2024). Resting heart rate variability and neural adaptation. Neuropsychologia, 196, 108819
12. Mulcahy, J. S., Larsson, D. E., Garfinkel, S. N., & Critchley, H. D. (2019). Heart rate variability as a biomarker in health and affective disorders: A perspective on neuroimaging studies. NeuroImage, 202, 116072
13. Němcová, A., Jordanova, I., Varecka, M., et al. (2020). Monitoring of HR, SpO2 and BP using smartphone. Biomedical Signal Processing and Control, 59, 101928
14. Norcliffe-Kaufmann, L. (2022). Stress and the baroreflex. Autonomic Neuroscience, 238, 102946
15. Olshansky, B., Ricci, F., & Fedorowski, A. (2023). Importance of resting heart rate. Trends in Cardiovascular Medicine, 33(8), 502-515
16. Resiandi, K., & Utama, D. Q. (2018, May). Detection of atrial fibrillation disease based on electrocardiogram signal classification using RR interval and K-nearest neighbor. In 2018 6th International Conference on Information and Communication Technology (ICoICT) (pp. 501-506). IEEE
17. Shaffer, F., & Ginsberg, J. P. (2017). Overview of HRV metrics and norms. Frontiers in Public Health, 5, 258
18. Sörnmo, L., & Laguna, P. (2006). Electrocardiogram signal processing. Wiley Encyclopedia of Biomedical Engineering
19. Tan, C. L., & Knight, Z. A. (2018). Regulation of body temperature by the nervous system. Neuron, 98(1), 31-48
20. Wulsa, N., Divyalasya, T. V. S., Soren, G., Pathapati, R. M., & Buchineni, M. (2016). How often do we observe blood pressure values of 110/70 and 120/80 mmHg in clinical practice?. International Archives of Integrated Medicine, 3(5), 120-126
Víte, že...
Parťák na fitness
