Emócie, stresová reakcia
a nervus vagus
V poslednom období sa čoraz častejšie venuje pozornosť vagovej kontrole srdca ako psychofyziologickému markeru „sebaregulácieÿ,
schopnosti jedinca modulovať vlastné myslenie, emócie alebo správanie
súvisiace s určovaním a dosahovaním cieľov. Pokles vagotonusu sa dáva
do súvislosti s viacerými psychopatologickými stavmi, ktoré odrážajú
dysreguláciu negatívnych emócií, akými sú panická úzkosť, generalizovaná úzkostná porucha, posttraumatická stresová choroba a depresia.
Podobné vzťahy boli pozorované u zdravých detí a dospelých. U detí
sa napríklad vyšší vagotonus spája s nižším výskytom psychiatrickej
symptomatológie, nižším distresom pri kontakte s neznámymi osobami
a lepšími sociálnymi zručnosťami. V prítomnosti plačúcich detí sa škôlkari a 7–8 ročné deti s vyššou HRV snažili svojim správaním tieto deti
utíšiť. Podobne 8–9 roční chlapci s vyššou HRV vykazovali výraznejšie
mimické prejavy znepokojenia (marker sympatie) k druhým osobám,
ktoré sa nachádzali v nepriaznivých situáciách (Pu a spol., 2010).
Nervus vagus, polyvagová teória a socio-emočné funkcie
Polyvagová teória, ktorú vypracoval Porges, predstavuje nový pohľad
na autonómne funkcie a správanie. Označenie „polyvagováÿ má zdôrazniť, že nervus vagus nepredstavuje homogénny systém, ale že jeho
eferentné dráhy vychádzajú z dvoch odlišných jadier mozgového kmeňa
215
216
NERVUS VAGUS
a že v kmeni nervus vagus prevažujú aferentné vlákna. Medzi základné
fakty tejto teórie patria:
• vagový systém nepredstavuje uniformnú štruktúru;
• je možné rozlíšiť dva motorické systémy nervus vagus;
• u cicavcov má koncept vagového tonusu ako jednoduchého alebo
sumačného systému iba obmedzenú fyziologickú alebo heuristickú
platnosť;
• z nucleus ambiguus vychádzajú vagové eferentné dráhy, ktoré zabezpečujú funkčný výstup k srdcu, ktorý je možné monitorovať
záznamom respiračnej sínusovej arytmie;
• rozsah neurogénne podmienenej bradykardie je sprostredkovaný
neurónmi v nucleus dorsalis nervi vagi;
• existuje spoločný kardiopulmonálny oscilátor;
• základné emócie súvisia s autonómnymi funkciami.
Neskôr bola polyvagová teória rozšírená o ďalšie fakty, týkajúce sa:
fylogenetického vývinu neurálnej regulácie činnosti srdca; funkčných
a štrukturálnych rozdielov medzi vagovými eferentnými dráhami, ktoré
vychádzajú z NA a NDNV; identifikácie a adaptačnej funkcie troch fylogeneticky usporiadaných neuronálnych okruhov regulujúcich činnosť
srdca; aplikácie Jacksonovho princípu „rozpaduÿ pre vysvetlenie poradia v hierarchii reakcií; navrhnutého neuronálneho procesu, neurocepcie, ktorý hodnotí riziko a moduluje vagový výstup prostredníctvom
vyšších mozgových štruktúr; neuroanatomického a neurofyziologického
spojenia medzi vagovou reguláciou činnosti srdca a neuronálnou reguláciou činnosti priečne pruhovaných svalov tváre a hlavy; významu úlohy,
ktorú uplatňuje aktuálny fyziologický stav organizmu prostredníctvom
spätnoväzobných aferentných dráh k mozgovým štruktúram na reaktivitu na podnety vonkajšieho prostredia (Porges, 2007).
Polyvagová teória umožňuje porozumieť adaptačnej podstate fyziologických stavov. Táto teória zdôrazňuje, že fyziologické stavy sú
podkladom rôznych typov správania. Napríklad fyziologický stav charakterizovaný inhibíciou aktivity vagu podporuje mobilizačné správanie
úteku alebo útoku. Na druhej strane, fyziologický stav charakterizovaný
17. Emócie, stresová reakcia a nervus vagus
217
zvýšeným vplyvom vagu (dráh vychádzajúcich z nucleus ambiguus) na
srdcovú činnosť môže podporovať spontánne sociálne interakcie. Teória
prikladá význam funkčným a štrukturálnym spojom medzi neuronálnou kontrolou priečne pruhovaného svalstva tváre a hladkého svalstva
vnútorných orgánov. Aktivácia dráh, ktoré vychádzajú z NDNV vedie k reakcii stuhnutia (freezing). Jej extrémna aktivácia môže vyvolať
zástavu činnosti srdca (Alboni a spol., 2008). Polyvagová teória popisuje mechanizmus označený ako neurocepcia, ktorý spúšťa alebo inhibuje obranné stratégie. Proces neurocepcie určuje, či špecifické črty
vonkajšieho prostredia vyvolajú špecifické fyziologické odpovede, ktoré
podporia buď reakciu útok/útek alebo správanie spojené so sociálnymi
interakciami. Neurocepcia môže zahŕňať oblasti temporálneho kortexu,
ktoré sa podieľajú na dekódovaní biologických pohybov a detekcii zámerov sociálnych interakcií (Porges, 2007).
Efektívna regulácia emócií je nevyhnutná pre normálny vývoj detí.
Polyvagová teória umožňuje pochopiť, ako sa parasympatiková regulácia činnosti srdca podieľa na adaptívnych a maladaptívnych reakciách
u detí. Udržiavanie respiračnej sínusovej arytmie počas sociálnych interakcií podporuje emočné reakcie a správanie vhodné v danej situácii.
Efektívna parasympatiková regulácia u detí je pritom závislá na primeraných sociálnych interakciách rodičov (Hastings a spol., 2008). Polyvagová teória teda prisudzuje nervus vagus významnú úlohu v regulácii
socio-emočných procesov. Táto teória je podporovaná aj pozorovaniami
asociačných vzťahov medzi vagovou aktivitou a vývinom novorodenca
a jeho socio-emočným vývinom. Pri socio-emočnom vývine zohrávajú
úlohu interakcie medzi novorodencom a jeho matkou. Aktivácia tlakových receptorov vedie k vzostupu aktivity nervus vagus a následne
vedie k stimulácii motility žalúdka, čo umožňuje nárast hmotnosti novorodenca. Bolo dokázané, že aktivita nervus vagus sa zvyšuje aj počas
priamych interakcií medzi matkou a dieťaťom (Field a Diego, 2008).
Polyvagová teória umožňuje porozumieť etiológii emočnej dysregulácie, ktorá predstavuje charakteristický znak psychopatológie. Detekcia
činnosti autonómneho nervového systému v kontexte polyvagovej teórie umožňuje posúdiť psychologický vývin jedinca (Beauchaine a spol.,
2007).
Vplyv kvality vzťahov medzi matkou a dieťaťom na fyziologické regulácie, súčasťou ktorých je aj činnosť nervus vagus, sa sledoval u 447
detí vo veku 2 a 5 rokov. Matky a deti boli pozorované počas viacerých
218
NERVUS VAGUS
návštev laboratória. Kvalita vzťahov sa hodnotila na základe laboratórnych meraní hostility, pozitívneho vedenia a stresu súvisiaceho s kvalitou vzťahov podľa popisu matiek. Kardiálna vagová aktivita u detí
sa hodnotila počas situácií, v ktorých matky spolupracovali s deťmi
a keď deti vykonávali činnosti samostatne. Táto štúdia preukázala, že
deti s horšou kvalitou vzťahov vykazovali signifikantne horšiu vagovú
reguláciu a nižšiu akceleráciu srdcovej frekvencie (Calkins a spol., 2008).
Z hľadiska vývinu dieťaťa sa vagový systém v jeho neskoršom veku
významne podieľa na formovaní vlastností, akými sú schopnosť zvládať
stres, orientácia, pozornosť a flexibilita adaptácie na vonkajšie prostredie. Fetálna HRV, ktorá sa objavuje v 32.–34. týždni gestačného veku,
je najskorším vyjadrením parasympatikovej regulácie a zohráva úlohu
vo vývine inhibičných štruktúr. Neuronálny oscilátor podieľajúci sa na
HRV dozrieva v treťom trimestri gravidity, t.j. v kritickej perióde, počas
ktorej sa vyvíjajú fyziologické regulačné systémy. Neprekvapuje preto,
že neonatálny vagový tonus predikuje výsledky regulačných procesov,
ktoré zahŕňajú koreguláciu rodič-dieťa, kognitívny vývin, reguláciu negatívnych emócií a niektoré problémy v správaní, pozorované vo veku
od 6 rokov (Feldman, 2009).
Stresová reakcia a nervus vagus
Organizmy musia udržiavať komplexnú dynamickú rovnováhu, homeostázu, ktorá je vystavená neustálemu pôsobeniu vnútorných a vonkajších nepriaznivých síl, označovaných ako stresory. Na udržiavaní homeostázy sa podieľajú viaceré fyziologické a behaviorálne adaptívne
reakcie. Reakcia na pôsobenie stresoru je sprostredkovaná stresovými
systémami, sympatikoadrenálnym systémom a hypotalamo-hypofýzoadrenokortikálnou osou. Aktivita týchto štruktúr je modulovaná prenosom senzitívnych a senzorických signálov (obr. 25). Zatiaľ čo sympatiková zložka ANS je počas stresu aktivovaná, činnosť nervus vagus je
inhibovaná. Príkladom je neurálna regulácia aktivity gastrointestinálneho traktu počas pôsobenia stresora, kedy dochádza k inhibícii činnosti
žalúdka prostredníctvom nervus vagus (Chrousos, 2009). Dlhodobá inhibícia aktivity eferentných dráh nervus vagus v dôsledku chronického
pôsobenia stresorov môže viesť k pretrvávajúcemu nedostatočnému pô-
17. Emócie, stresová reakcia a nervus vagus
219
sobeniu cholinergickej protizápalovej dráhy, a podieľať sa tým na aktivácii zápalových zmien v organizme.
Nervus vagus sa môže podieľať na regulácii allostatických systémov súvisiacich s reguláciou metabolizmu glukózy, činnosťou HPA osi
a zápalovými procesmi. Znížený vagotonus a znížená HRV sú spojené
so zvýšenými hladinami glukózy a hemoglobínu A1c nalačno, zvýšenými nočnými hladinami kortizolu v moči a zvýšenými plazmatickými
hladinami prozápalových cytokínov a proteínov akútnej fázy. Všetky
tieto faktory súvisia so zvýšeným allostatickým zaťažením organizmu
a zhoršeným zdravotným stavom. Zdá sa teda, že aktivita nervus vagus
má inhibičnú funkciu v regulácii allostatických systémov. Na regulácii
allostatických systémoch prostredníctvom nervus vagus sa podieľa prefrontálny kortex a amygdala. Psychosociálne faktory môžu ovplyvnením
činnosti prefrontálnej kôry a amygdaly ovplyvňovať zdravotný stav jedinca reguláciou činnosti orgánových systémov práve prostredníctvom
nervus vagus (Thayer a Sternberg, 2006).
Význam nervus vagus v stresovej reakcii, resp. v úprave činnosti orgánových systémov po pôsobení stresu preukázal experiment, v ktorom
sa sledoval vzťah medzi vagotonusom a kardiovaskulárnou, endokrinnou
a imunitnou reakciou po pôsobení stresového podnetu. U 44 zdravých
mužov vystavených štandardizovanému mentálnemu stresovému testu
sa zaznamenávala HRV, systolický a diastolický krvný tlak a sérové hladiny kortizolu, TNF-α, IL-6 pred expozíciou stresoru a 20 a 60 minút po
ukončení pôsobenia stresora. Účastníci testu boli na základe HRV rozdelení do dvoch skupín, na jedincov s nízkou a vysokou bazálnou HRV.
U jedincov s nízkou HRV bolo preukázané narušenie návratu diastolického krvného tlaku a plazmatických hladín kortizolu a TNF-α po
pôsobení stresu na východiskové hodnoty. Tieto nálezy preukázali, že
nízky tonus eferentných dráh nervus vagus je u zdravých mužov spojený
s narušeným návratom kardiovaskulárnych, endokrinných a imunitných
markerov na bazálne hodnoty po pôsobení mentálneho stresora. Uvedené údaje naznačujú inhibičnú úlohu nervus vagus v regulácii allostatických systémov, tak ako to predpokladá neuroviscerálny integračný
model. Tieto nálezy podporujú predpoklad, že znížená kľudová HRV
predstavuje rizikový marker pre vznik kardiovaskulárnych a iných chorôb, súvisiacich s pôsobením stresorov (Weber a spol., 2010).
220
NERVUS VAGUS
Obrázok 25. Schéma prenosu signálov o pôsobení stresorov. Kognitívne spracovávané podnety (anticipačné stresory) pôsobia prostredníctvom zrakových,
sluchových, chuťových, čuchových alebo statokinetických receptorov. Sú spracované napr. v senzorických (SCx), prefrontálnych (PFCx), orbitofrontálnych
(OFCx) oblastiach mozgovej kôry a v amygdale (Am). Fyzikálne a metabolické
podnety pôsobia prostredníctvom somatických a viscerálnych nervových zakončení. Zápal vyvoláva syntézu cytokínov v imunitných bunkách. Uvoľnené cytokíny môžu aktivovať aferentné dráhy nervus vagus. Signály z nervových zakončení sú vedené do oblastí mozgového kmeňa (napr. nucleus tractus solitarii, NTS;
locus coeruleus, LC) a následne do vyšších centier (napr. hypotalamus, talamus
a mozgová kôra). Senzorické cirkumventrikulárne orgány (OVLT – organum vasculosum laminae terminalis; SFO – organum subfornicale; AP – area postrema)
umožňujú monitorovať zmeny v chemickom zložení plazmy. GN – ganglion nodosum, DRG – ganglion zadných koreňov miechy.
17. Emócie, stresová reakcia a nervus vagus
221
Vplyv katecholamínov na aktivitu nervus vagus
Precízna regulácia činnosti orgánových systémov si vyžaduje zapojenie mechanizmov negatívnej spätnej väzby do regulácie ich činnosti.
Výnimkou nie sú ani systémy, podieľajúce sa na stresovej reakcii. Efektorový chemický signál tu pôsobí aj ako signál spätnoväzobný. Inhibičné spätnoväzobné pôsobenie glukokortikoidov na štruktúry mozgu,
ktoré regulujú aktivitu HPA osi je podrobne popísané. Pri sympatikoadrenálnom systéme je však mechanizmus inhibičného pôsobenia katecholamínov stále otázny. Uvoľňovanie katecholamínov odzrkadľuje aktivitu sympatikoadrenálneho systému. Katecholamíny však neprechádzajú mozgovo-cievnou bariérou, preto nemôžu slúžiť ako signálne molekuly, ktoré by priamo „informovaliÿ centrálny nervový systém o zmenách ich koncentrácie v plazme. Predpokladá sa, že na prenose signálov
o aktuálnych plazmatických hladinách katecholamínov do CNS sa podieľa nervus vagus (Mravec a Hulin, 2006).
Na možnosť monitorovania plazmatických hladín katecholamínov
senzitívnymi zložkami nervus vagus poukazujú viaceré experimentálne
pozorovania:
• senzitívne neuróny nervus vagus obsahujú receptory pre katecholamíny (Lawrence a spol., 1995; Watkins a spol., 1996);
• subdiafragmatická vagotómia vyvoláva dlhšie pretrvávajúci vzostup plazmatických hladín adrenalínu (Khasar a spol., 2003);
• elektrická stimulácia nervus vagus u potkanov s infarktom myokardu znížila plazmatické hladiny noradrenalínu (Li a spol.,
2004).
Anatomické údaje navyše preukázali, že dreň nadobličiek, hlavný
zdroj adrenalínu, je inervovaná senzitívnymi neurónmi nervus vagus
(podrobnejšie pozri Mravec, 2005). Hepatálna vagotómia u potkanov však výraznejšie neovplyvňuje plazmatické hladiny katecholamínov
v kľude, ani počas fyzickej záťaže (Latour a spol., 1995). Je preto možné,
že na monitorovaní plazmatických hladín katecholamínov sa významnejšou mierou podieľajú iné vetvy nervus vagus (napr. vetvy inervujúce
nadobličky).
Predpokladáme, že potenciálne monitorovanie plazmatických hladín katecholamínov, ako aj aktivity drene nadobličiek prostredníctvom
nervus vagus sa môže podieľať na precíznej kooperácii medzi parasympatikovým a sympatikovým nervovým systémom pri modulácii rôznych
222
NERVUS VAGUS
funkcií. Nervus vagus môže pôsobiť ako „brzdaÿ aktivity sympatikoadrenálneho systému počas situácií spojených so zvýšenou aktivitou
sympatikových nervov a drene nadobličiek. Stimulom pre nervus vagus, ktorý by mohol viesť k inhibícii činnosti sympatikoadrenálneho
systému, môže byť obsadenie adrenergických receptorov nachádzajúcich
sa na aferentných nervových zakončeniach nervus vagus. Inou možnosťou by mohol byť fakt, že nervus vagus môže monitorovať iné parametre, ktoré zvýšená aktivita sympatikoadrenálneho systému ovplyvňuje (zmena činnosti viscerálnych orgánov, metabolické zmeny). Môže
to byť napríklad zvýšená aktivita srdca, ktorá môže prostredníctvom
mechanoreceptorov nervus vagus inhibovať činnosť sympatikoadrenálneho systému.
Nervus vagus a konsolidácia pamäte na zážitky spojené
s výrazným emočným doprovodom
Jedinec vie relatívne dobre určiť, kde bol a čo robil, keď sa ocitol napríklad v oblasti zemetrasenia alebo bol svedkom nehody. Podobne potkany si pamätajú konkrétne miesto v prístroji, kde im bol aplikovaný
elektrický šok do oblasti chodidiel alebo lokalizáciu únikovej plošinky vo
vodou naplnenom bazéne. Kľúčové postavenie v regulácii účinku stresu
na pamäťové procesy zohráva amygdala. Táto nervová štruktúra je inervovaná aj neurónmi NTS, ktoré spracúvajú signály vedené aferentnými
dráhami nervus vagus. Senzitívne zakončenia nervus vagus obsahujú receptory pre adrenalín a jeho podanie zvyšuje elektrickú aktivitu nervus
vagus. Na základe týchto faktov sa uvažuje o tom, že vznik pamäťových
stôp na stresové situácie (ktoré sú sprevádzané zvýšeným vyplavovaním adrenalínu z drene nadobličiek) je ovplyvňovaný cirkulujúcim adrenalínom, ktorý stimuluje aferentné dráhy nervus vagus a nimi vedené
signály sa po prepojení v NTS prenášajú priamo alebo prostredníctvom ďalších vmedzerených štruktúr do amygdaly (obr. 26; Roozendaal
a spol., 2009).
Sledovala sa aj úloha aferentných dráh nervus vagus v pamäťových
procesoch na odmeňujúce podnety. Oleoyletanolamid je endogénny lipidový mediátor, ktorý sa uvoľňuje pri vstupe lipidov z konzumovanej
potravy do tenkého čreva. Oleoyletanolamid sprostredkúva sýtosť vyvolanú príjmom tukov väzbou na α podtyp peroxizomálny proliferátor
aktivovaný receptor v tráviacom trakte a aktiváciou aferentných vlákien
nervus vagus. Aplikácia oleoyletanolamidu v posttréningovom období
17. Emócie, stresová reakcia a nervus vagus
223
Obrázok 26. Úloha nervus vagus pri tvorbe pamäťových stôp na pôsobenie
podnetov s emočným doprovodom. Zážitky zahajujú tvorbu pamäťových stôp
v rôznych oblastiach mozgu. Emočne podfarbené zážitky vedú tiež k vyplavovaniu adrenalínu a glukokortikoidov z nadobličiek a vyvolávajú uvoľnenie noradrenalínu (nor) v bazolaterálnom komplexe amygdaly. Adrenalín, ktorý neprechádza hematoencefalickou bariérou, vyvoláva uvoľnenie noradrenalínu v bazolaterálnej amygdale aktiváciou aferentných dráh nervus vagus, ktoré prenášajú signály do nucleus tractus solitarii (NTS). Noradrenergické neuróny NTS projikujú
priamo aj nepriamo do amygdaly. BBB – hematoencefalická bariéra (upravené
podľa Roozendaal a spol., 2009).
u potkanov zlepšila retenciu v behaviorálnych testoch (test v Morrisovom vodnom bludisku, test inhibičného vyhýbania sa). Aplikácia lidokaínu do NTS alebo propranololu do bazolaterálneho komplexu amygdaly
uvedené účinky zablokovala. Uvedené nálezy naznačujú, že posilňujúci
224
NERVUS VAGUS
vplyv oleoyletanolamidu na pamäťové procesy je sprostredkovaný aktiváciou aferentných dráh nervus vagus a stimuláciou noradrenergickej
transmisie v bazolaterálnej amygdale (Campolongo a spol., 2009).
Nervus vagus ako spojnica medzi periférnym a centrálnym
generátorom emócií
Schopnosť pamätať si kontext spojený s pôsobením podnetov, ktoré
vyvolávajú averzívne alebo naopak príjemné emócie, poskytuje danému
organizmu jasnú adaptívnu výhodu. Mechanizmy vzniku emócií sú však
stále nedostatočne objasnené. Prvotné „periférneÿ teórie emócií predpokladali, že viscerálne a somatické zmeny nastávajúce v organizme tvoria
základ pocitov, ktoré sprevádzajú emócie a poskytujú vnemom emočné
zafarbenie. Zjednodušene možno povedať, že pri kontakte s pavúkom je
za spustenie emócie strachu zodpovedné pociťovanie zmien v srdcovej
frekvencii. Predpokladá sa, že inzulárny kortex sa podieľa na mapovaní
činnosti vnútorných orgánov, ktorá je spojená s pocitmi sprevádzajúcimi emócie a umožňuje „vedomé pociťovanieÿ (Singer a spol., 2009).
Na prenose signálov o činnosti vnútorných orgánov sa významnou mierou podieľa práve nervus vagus. Nervus vagus môže predstavovať spojnicu medzi periférnymi a centrálnymi štruktúrami, ktoré sa podieľajú
na vzniku a modulácii emočných reakcií. Stresovú reakciu a tvorbu pamäťových stôp na pôsobenie stresorov môže nervus vagus ovplyvňovať
predovšetkým prostredníctvom aferentných dráh, inervujúcich srdce.
Počas stresových situácií dochádza k aktivácii sympatikoadrenálneho
systému, ktorý zvyšuje srdcovú frekvenciu a kontraktilitu myokardu.
Zvýšená stimulácia mechanosenzitívnych zakončení nervus vagus v myokarde má za následok prenos signálov do NTS vo zvýšenej frekvencii,
čo následne zvyšuje vyplavovanie noradrenalínu v amygdale a môže sa
tým podieľať nielen na konsolidácii pamäťovej stopy spojenej s pôsobením stresora, ale aj na ďalšom zvýšení reaktivity sympatikoadrenálneho systému a HPA osi na pôsobenie stresora. Keďže k výraznejšiemu
zvýšeniu srdcovej frekvencie dochádza zväčša počas stresových situácií,
signály o zvýšení srdcovej frekvencie a kontraktility prenášané aferentnými dráhami nervus vagus môžu predstavovať „periférnyÿ podnet pre
aktiváciu systémov stresovej reakcie. Je možné, že tento mechanizmus
sa podieľa na vzniku emócií v dôsledku zmien v aktivite periférnych
orgánov, v tomto prípade srdca.
Download

Emócie, stresová reakcia a nervus vagus