Autonomní nervový systém (ANS): diagnostika a aplikace Michal Botek, Ph.D & Kateřina Neumannová, Ph.D. Fakulta tělesné kultury, UP Olomouc Tato prezentace byla zpracována v rámci řešení projektu FRVŠ (823/2013) s názvem Implementace poznatků z diagnostiky autonomní kardiální regulace a kardiopulmonálního systému do výuky na Fakultě tělesné kultury UP a Fakultě sportovních studií MU

Periferní části ANS ACh Ach Ach NA

ANS A PŘEVODNÍ SYSTÉM SRDCE SA UZEL AV UZEL srdeční AUTOMACIE SA uzel obsahuje P-buňky mající schopnost samotvorby akčního potenciálu SA uzel - pacemaker rytmu 60 – 80 tepů AV uzel – nodální rytmus 30 – 40 tepů (zpomalení vedení vzruchu na komory) AV uzel – důležitost zpomalení: kompletní vyprázdnění síní při blokádě ANS: VESTAVĚNÁ SF okolo 110 tepů.min-1, která s věkem klesá

ELEKTRICKÁ AKTIVITA SRDCE šíření depolarizace po myokardu

POHYB = STRESOR ↑↑↑ METABOLISMU α1; α2; β1; β2 STRESOR a STRES – narušení homeostázy Akutní odpověď organismu AKTIVACE STRESOVÉ OSY snížení aktivity PARASYMPATIKU a zvýšení SYMPATIKU + vyplavení KATECHOLAMINŮ / Adrenalin + Noradrenalin / ADRENERGNÍ RECEPTORY α1; α2; β1; β2 REDISTRIBUCE KRVE ↑↑↑ METABOLISMU

PERIFERNÍ ODDÍLY ANS SYMPATIKUS PARASYMPATIKUS (n.vagus) SF=71 62 69 75 79 VARIABILITA SRDEČNÍ FREKVENCE (VSF)

VARIABILITA SRDEČNÍ FREKVENCE (VSF) 62 69 75 79 VARIABILITA SRDEČNÍ FREKVENCE (VSF) VSF – změny v SF na úrovni po sobě jdoucích tepů - RR VSF – reflektuje regulační funkci ANS – výsledek zejména respiračně vázané aktivity vagu – fyziol. fenomén – respirační sinusová arytmie (RSA) – RSA = cyklický útlum aktivity vagu (VA) při dýchání – nádech = ↓VA + ↑ SF; výdech = ↑ VA + ↓SF

(změny v SF mezi sousedními RR) (změny v SF mezi sousedními RR) SF [tep.min-1] A markantní RSA (změny v SF mezi sousedními RR) nádech výdech B redukovaná RSA (změny v SF mezi sousedními RR)

VARIABILITY SRDEČNÍ FREKVENCE SPEKTRÁLNÍ ANALÝZA VARIABILITY SRDEČNÍ FREKVENCE neinvazivní metoda vyšetření aktivity obou větví ANS (primárně vagu, sekundárně sympatiku, resp. sympatovagové balance) transformací časových rozdílů mezi po sobě jdoucími R-R intervaly do frekvenčních hodnot vzniká modifikované výkonové spektrum v rozsahu od 0,02 do 0,50 Hz

POSUZOVÁNÍ INDIVIDUÁLNÍCH SPEKTRÁLNÍCH PARAMETRŮ HRV Task Force (1996) PVLF (0.02-0.05 Hz = 1,2 – 3 změny/min): původ zatím nejednoznačný nejnižší vliv VA PLF (0.05-0.15 Hz = 3 – 9 změny/min): vliv pouze SY; nebo SY i VA, činnost baroreceptorů PHF (0.15-0.50 Hz = 9 – 30 změny/min): vliv výhradně VA, zrcadlí RSA PT (0.02-0.50 Hz = 1,2 – 30 změny/min): = PVLF + PLF + PHF

POSUZOVÁNÍ VÝSLEDKŮ SA HRV Komplexní indexy SA HRV (Stejskal et al., 2002) (od -5 do 5 bodů) vagové aktivity (VA) (od -2 do 2 bodů) SVB CS sympatovagové balance (SVB) (od -2 do 2 bodů) PT celkového skóre (CS) (od -1,5 do 1,5 bodu) celkový spektrální výkon (PT) (od -2,5 do 2,5 bodů) VA

Příklad hodnocení úrovně aktivity ANS CS - FUNKČNÍ VĚK - 20 letý sportovec (KV - 20 let) podstoupí vysoce intenzivní trénink a funkční věk (FV) - 45, tzn. že aktivita ANS odpovídá člověku staršímu - negativní stav. - 20 letý sportovec podstoupí pouze regenerační tréninky a FV - 15, tzn. že aktivita ANS odpovídá člověku mladšímu - pozitivní stav.

DUKLA 2010

Faktory ovlivňující HRV ↓ únava ↓ přetížení, přetrénování ↓ onemocnění (DM II, IM, obezita, ↑TK) ↓ spánková deprivace ↓ věk ↓ tělesná zátěž ↓ alkohol / drogy ↓ mentální stres ↓ extrémní enviromentální podmínky ↑ spánek ↑ zdravý životní styl ↑ pohybová aktivita

VYŠETŘENÍ AKTIVITY ANS STANDARDNÍ podmínky KDY ? ráno – dopoledne (7 - 9 hodina) KDE ? tichá uzavíratelná místnost + sklopné lehátko (karimatka) DÉLKA ? Standardní vyšetření 20 min (modifikace 12 min*) ZPŮSOB ? Ortoklinostatický manévr (LEH – STOJ – LEH) 5 minut/60 sekund* 5 minut

Diagnostickým systém DiANS PF8

OPTIMALIZACE ZATÍŽENÍ 1. SA HRV jako nástroj OPTIMALIZACE ZATÍŽENÍ

Tréninkové zatížení zotavení genetická výbava - talent sportovní výkonnost zotavení genetická výbava - talent

mezi vítězi a poraženými je rozdíl 0,4 % sportovní výkon = multifaktoriální problém mezi vítězi a poraženými je rozdíl 0,4 % (Pyne et al., 2004: Progression and variability of competitive performance of Olympic swimmers) ANS heart rate variability (HRV) + exercise : 1989 HRV + athlete : 208 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=heart+rate+variability+exercise (10_2013)

VYUŽITÍ CELÉ ADAPTAČNÍ KAPACITY ZVYŠOVÁNÍ SPORTOVNÍ VÝKONNOSTI - ZVYŠOVÁNÍ SPORTOVNÍ VÝKONNOSTI adaptační kapacita organismu dávkování zatížení - empirie trenéra, pocity sportovce nedostatečný rozvoj talentu přetížení přetrénování Autonomní nervový systém (ANS) zpětnovazebný ukazatel změn v organismu, které mohou být vyvolány tréninkovými a mimotréninkovými podněty (Arai et al., 1989; De Meersman, 1993; Iellamo et al., 2003; Lacko et al., 2003; Perini et al., 1989; Stejskal et al., 2001; Yamamoto et al., 2001; Zhong et al., 2005) optimalizace tréninkového zatížení – prevence přetrénování (Aubert et al., 2003; Banzer et al., 2002; Botek, 2007; Kiviniemi et al., 2007, Lehmann et al., 1998; Pichot et al., 2000; Pober et al., 2004; Portier et al., 2000; Seiler et al., 2007; Uusitalo et al., 2000) úroveň autonomní aktivity souvisí s aerobní a sportovní výkonností (Atlaoui et al., 2007; Botek et al., 2013; Garet et al., 2004; Hautala et al., 2009; Kiviniemi et al, 2007; Pichot et al., 2002; Schmidt et al., 2006; Stejskal, 2002) JAK STANOVIT OPTIMÁLNÍ VELIKOST TRÉNINKOVÉHO ZATÍŽENÍ? Lze předpokládat, že s neustále se zvyšující sportovní výkonností souvisí i zvyšující se tréninkové zatížení 21

SMYSL OPTIMALIZACE udržení relativně vysoké a stabilní aktivity ANS vzestup nebo udržení výkonnosti a stabilní formy udržení relativně vysoké a stabilní aktivity ANS

Longitudinální vyšetření ANS mapa ,,profil“ aktivity ANS optimalizace CS [body] tréninkové jednotky 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

PRAKTICKÁ UKÁZKA OPTIMALIZACE muž 20 let; 400m překážek; 32 TJ (28 optimalizovaných) CS 5 (14%) 14 (50%) 3 (11%) 6 (21%)

VSF a změna sportovní výkonnosti vysoká a stabilní aktivita vagu v přípravě souvisí se zvyšováním výkonnosti Botek, M., McKune, A., Krejčí, J., Stejskal, P., Gaba, A. (2013). Change in performance in response to training load adjustment based on autonomic activity. International Journal of Sport Medicine, 34, 1-7.

2. SA HRV jako nástroj pro VÝBĚR talentů

SNÍŽENÁ TRÉNOVATELNOST = REDUKOVANÁ VÝKONNOST SF [tep.min-1] A Vyšší aktivita ANS VYSOKÁ TRÉNOVATELNOST A ODOLNOST HRÁČE VŮČI STRESU B Nižší aktivita ANS SNÍŽENÁ TRÉNOVATELNOST = REDUKOVANÁ VÝKONNOST

TALENTOVANÝ – TRÉNOVATELNÝ SPORTOVEC MÉNĚ TALENTOVANÝ SPORTOVEC

3. SA HRV a trénink ve vyšší nadmořské výšce

? Vysokohorská příprava Cíl: Zvýšení aerobní kapacity (VO2max) na základě adaptace na redukovaný parciální tlak kyslíku Empirie: Bez vlivu nebo negativní vliv na sportovní výkonnost Pozitivní vliv na sportovní výkonnost ?

Monitorování HRV při pobytu ve vyšší nadmořské výšce nížina po 1. dnu zatížení po 2. dnu zatížení po 3. dnu zatížení po 4. dnu zatížení po 5. dnu zatížení Liberec 24. - 25. 6. 2004

Vliv simulované nadmořské výšky na aktivitu ANS Měření HRV Hypoxikátor MAG-10 220 m 4800 m 6000 m řízené dýchání na úrovni 12 dechů.min-1

Vysokohorské soustředění Po návratu pozitivní vliv na sportovní výkonnost Sportovci s vysokou aktivitou ANS Sportovci s nižší aktivitou ANS nebo s častou dysbalancí ANS Po návratu negativní vliv na sportovní výkonnost

žena, inline brusle, 18 let, mistryně ČR muž, atletika, 33 let, MČ, MS, OH

Rychlý přechod přes časová pásma 4. SA HRV a Rychlý přechod přes časová pásma

(Manfredini et al., 1998; Waterhouse et al., 2002) rychlý přesun přes časová pásma posun v působení světla přechodné narušení cirkadiánního rytmu únava, poruchy spánku, změny nálady, … ? JAK DLOUHO ? ? KDY ZAČÍT TRÉNOVAT ? ? JAKÉ ZVOLIT ZATÍŽENÍ ? SYNDROM JET LAG (Manfredini et al., 1998; Waterhouse et al., 2002) porucha autonomní kardiální regulace snížení výkonnosti a adaptační kapacity

atlet, 33 let, Praha – Peking, +6 hodin SF [tep.min-1] leh stoj TRÉNINKOVÁ DOPORUČENÍ zvýšit snížit optimální 47 75 45 71 44 67 45 74 1. 41 86 43 73 6. 40 83 2. 46 78 5. 41 72 4. 50 85 7. 44 81 9. 43 83 3. Z 48 81 8.

plavkyně, 18 let, Praha – Bogota, -7 hodin SF [tep.min-1] leh stoj TRÉNINKOVÁ DOPORUČENÍ snížit optimální 51 80 55 95 59 89 57 71 . 56 75 1a. 1b. 56 82 61 85 2. 69 102 3. 62 96 4. 62 96 8. 52 92 7. 5. - 6. Z závody

Využití SA HRV ve sportovní oblasti Pro optimalizaci zatížení a minimalizuje riziko vzniku přetížení nebo přetrénování Pro objektivní hodnocení míry vnitřního zatížení organismu a tím i aktuální tréninkové kapacity sportovce Pro hodnocení průběhu a kvality zotavení a stanovení optimálního začátku tréninku („timing“ tréninku a zotavení). Při výběru talentovaných (,,trénovatelných“) sportovců nebo nákupu nových sportovních akvizic. Pro hodnocení průběhu aklimatizace při pobytu ve vyšší nadmořské výšce

definice, výpočet a možné využití v praxi SA HRV a preskripce PA: VAGOVÝ PRÁH definice, výpočet a možné využití v praxi

PODÍL AKTIVITY VAGU NA REGULACI KVS IZ 45 % MTR – TVA : není závislý na věku ani pohlaví AKTIVITA VAGU AKTIVITA SAS 45 % MTR = bezpečná IZ

DĚKUJI ZA POZORNOST