Ben Allen, J. Richard Jennings, Peter J. Gianaros, Julian Thayer, and Stephen B. Manuck (2019): Resting High-Frequency Heart Rate Variability is related to Resting Brain Perfusion. Psychophysiology. 2014 Sep 1;52(2):277–287. doi: 10.1111/psyp.12321

Abstract

„Wir haben die neuronalen Zusammenhänge der vagalen Herzaktivität im Ruhezustand bei 432 Leuten (206 Männer; 61 Afroamerikaner; Durchschnittsalter 42 Jahre) untersucht. Mit Pulsed Arterial Spin Labeling haben wir die Durchblutung des ganzen Gehirns und einzelner Regionen im Ruhezustand gemessen. Die hochfrequente Herzfrequenzvariabilität (HF-HRV) wurde verwendet, um die vagale Herzaktivität im Ruhezustand zu messen. Das Hauptziel war es, festzustellen, ob Gehirnregionen, die an der Regulierung der vagalen Herzreaktionen beteiligt sind, auch mit der vagalen Herzaktivität im Ruhezustand in Zusammenhang stehen und ob diese Zusammenhänge je nach Geschlecht oder ethnischer Zugehörigkeit variieren. Gehirnbereiche, die zuvor mit der vagalen Reaktivität in Verbindung gebracht wurden, standen mit der HF-HRV im Ruhezustand in Zusammenhang. Die Richtung der Zusammenhänge unterschied sich zwischen dem Gesamt- und dem regionalen Blutfluss. Einige Zusammenhänge wurden nur bei Frauen und Afroamerikanern beobachtet. Es scheint eine Gemeinsamkeit zwischen den Gehirnregionen zu geben, die mit der durch Aufgaben ausgelösten Vagusreaktivität in Verbindung stehen, und denen, die mit der kardialen Vagusaktivität in Ruhe in Verbindung stehen.“ (Übers. DeepL)

Zusammenfassung: Ruhe-HF-HRV und Gehirndurchblutung

Die Studie von Allen et al. (2014) untersuchte den Zusammenhang zwischen der kardialen vagalen Aktivität im Ruhezustand und der Durchblutung des Gehirns (Perfusion).

Studiendesign

Teilnehmer: 432 Probanden (206 Männer; Durchschnittsalter 42 Jahre; 362 europäischer und 61 afrikanischer Abstammung).
Methodik:
- Die kardiale vagale Aktivität wurde mittels der hochfrequenten Herzratenvariabilität (HF-HRV) bei taktgesteuerter Atmung gemessen.
- Die Gehirndurchblutung (Cerebral Blood Flow, CBF) wurde im Ruhezustand mittels gepulster Arterial Spin Labeling (PASL) Magnetresonanztomographie quantifiziert.
Ziel: Festzustellen, ob Hirnregionen, die für die Regulation der vagalen Reaktivität bekannt sind, auch mit der vagalen Aktivität im Ruhezustand korrelieren und ob Geschlecht oder Herkunft diese Beziehung beeinflussen.

Hauptergebnisse

Gesamtdurchblutung: Es wurde ein signifikanter positiver Zusammenhang zwischen der gesamten Gehirndurchblutung und der HF-HRV festgestellt. Dies könnte auf gemeinsame Mechanismen wie die Wirkung von Stickstoffmonoxid (NO) zurückzuführen sein.
Regionale Durchblutung: Bei 11 von 14 untersuchten Regionen (Regions of Interest, ROIs) zeigten sich signifikante Zusammenhänge.
- Höhere HF-HRV-Werte im Ruhestand waren mit einer relativ geringeren Perfusion in Regionen wie der linken Amygdala, dem linken Putamen, dem rechten Hippocampus, der Insula und dem Gyrus parahippocampalis assoziiert.
- Dies deutet darauf hin, dass diese kortikalen Bereiche im Ruhezustand eine inhibitorische (hemmende) Wirkung auf die medulläre Kontrolle der Herzrate ausüben.

Moderierende Faktoren

Die Studie identifizierte deutliche Unterschiede basierend auf ethnischer Herkunft und Geschlecht:

Ethnische Herkunft (Race):
- Bei Teilnehmern europäischer Abstammung war eine höhere HF-HRV mit einer höheren Gesamtdurchblutung des Gehirns verbunden.
- Bei Teilnehmern afrikanischer Abstammung korrelierte eine höhere HF-HRV hingegen mit einer geringeren Durchblutung im dorsalen und ventralen anterioren Cingulum sowie im medialen präfrontalen Gyrus.
Geschlecht (Sex):
- Bei Frauen (untersucht in der europäischen Stichprobe) war eine höhere HF-HRV mit einer geringeren Durchblutung im linken Gyrus parahippocampalis, der linken Amygdala und dem rechten Hippocampus verbunden.
- Bei Männern wurden diese spezifischen regionalen Zusammenhänge nicht beobachtet.

Fazit

Die Ergebnisse belegen, dass die Hirnregionen, die an der kurzfristigen vagalen Reaktion auf Aufgaben beteiligt sind, auch mit der vagalen Aktivität im Ruhezustand in Verbindung stehen. Die Studie unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung von Individualfaktoren wie Geschlecht und Herkunft in der neuroviszeralen Forschung.

Ergänzend

Signale des Herzens verbessern die Durchblutung des Gehirns (Friedl 2019)

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