Modulación del sistema nervioso autónomo sobre la variabilidad de la frecuencia respiratoria. Una visión desde la teoría del caos y los fractales

Resumen

Se realizó un estudio experimental para evaluar modulación autonómica de la frecuencia respiratoria utilizando técnicas de caos y fractales. A sujetos sanos, se les registró la frecuencia respiratoria en condiciones basales, ante estímulos simpáticos y parasimpáticos. La variabilidad fue menor con la estimulación autonómica que en el estado basal. No hubo diferencias entre estímulos simpáticos y parasimpáticos evaluados con análisis espectral, dimensión fractal y dimensión de correlación.

Metodología: Se evaluaron 27 sujetos sanos de ambos sexos con edades entre 18 y 25 años. La señal fue obtenida con un neumógrafo, registrada en un fisiógrafo Narco Biosystems® y digitalizada. Se realizaron 3 registros de la respiración (basal, con estímulo simpático y con estímulo parasimpático), cada uno de 2.5 minutos de duración y con 5 minutos de reposo entre ellos. El estimulo simpático se hizo colocando hielo en la frente, el parasimpático se hizo con presión suave sobre los globos oculares. A cada registro se le realizó un análisis espectral, se le calculó la dimensión fractal, se construyó el atractor con el método de espacio de fase y se calculó la dimensión de correlación con el algoritmo de Grasberg y Procaccia. Se obtuvo los promedios y desviaciones Standard de las dimensiones de los atractores en las tres situaciones anotadas. Para el análisis estadístico de los resultados se utilizó un diseño de ANOVA (Análisis de la Varianza) con mediciones repetidas para tres niveles (basal, simpático y vagal).

Resultados: Se observó una disminución de la variabilidad de la frecuencia respiratoria con respecto del estado basal del 10% a 8.5% ante estímulos simpáticos (P<0.01) y 8.3% (P<0.003) ante estímulos parasimpáticos. No hubo diferencias significativas con entre estímulos simpáticos y parasimpáticos.(P=0.29). El análisis espectral mostró una disminución significativa de la potencia total entre el estado basal y estímulos simpáticos o parasimpáticos(p<0.001). No hubo diferencias espectrales entre estímulos simpáticos y parasimpáticos. La dimensión fractal disminuyó de 1.26 + 0.18 en reposo, a 1.22 + 0.1 ante estímulo simpático (p<0.0001) y 1.22 + 0.09 (p<0.0001) ante estímulo parasimpático. Los atractores mostraron la disminución de la complejidad ante estímulos autonómicos con respecto al estado basal. El análisis de la varianza (ANOVA), para la dimensión de correlación, no mostró diferencias significativas entre los estados neurovegetativos, basal 2.49 + 0.42, parasimpático 2.56 + 0.45 y simpático 2.43 + 0.38.

Discusión: Existen reportes de una disminución en la variabilidad de la frecuencia cardíaca predispone a la presentación de arritmias cardíacas, muerte súbita e infarto agudo del miocardio. Así mismo, hay disminución de la complejidad del sistema respiratorio en la frecuencia cuando se presentan patologías. El Sistema nervioso simpático disminuye la complejidad y el sistema nervioso parasimpático la aumenta a nivel cardiovascular. En el presente estudio se encontró que los estímulos del sistema nervioso autónomo sobre la frecuencia respiratoria, disminuyen la variabilidad con respecto al estado basal, independientemente de si el estímulo es simpático o parasimpático. Lo anterior se evidencia por una disminución del cociente de variación, de la dimensión fractal y de los componentes espectrales; similar a lo encontrado en el sistema cardiovascular para estímulos simpáticos, pero contrario a la respuesta a estímulos parasimpáticos. Estos hallazgos ponen al descubierto, la compleja interacción entre el sistema nervioso autónomo y los centros de control respiratorio, contrario a lo que clásicamente se ha dicho. En conclusión un estímulo autonómico sea simpático o parasimpático organiza y regula el patrón respiratorio como respuesta al estrés.