Search

Das umfangreiche Krankheitsbild des chronischen Schmerzes entwickelt sich zunehmend zu einer gesundheitspolitischen Herausforderung, welche zu einer ��konomischen Belastung des Gesundheitssystems in der Gr����enordnung von fu��nf bis zehn Prozent der gesamten j��hrlichen Gesundheitsausgaben f��hrt. Aufgrund des multifaktoriellen Krankheitsverst��ndnisses im bio-psycho-sozialen Modell ist die Behandlung chronischer Schmerzen entlang einer komplexen, individuell unterschiedlichen Strategie auszurichten. Aus der Fachrichtung der Musiktherapie befindet sich die Musik-imaginative Schmerzbehandlung (MusIS) im Fokus dieser Arbeit. Darunter versteht man eine neuartige musiktherapeutische M��glichkeit, chronischen Schmerzpatienten unter Verwendung selbstkomponierter Musik, welche die Ph��nomene des eigenen Schmerzes und der Linderung abbilden, den Zugang zum Schmerzcharakter zu erleichtern, den Umgang damit zu intensivieren und somit die Schmerzsymptomatik und Funktionseinschr��nkung zu verbessern. Die vorliegende Pilotstudie untersucht als Erste ihrer Art fokussiert die physiologischen Auswirkungen der musiktherapeutischen Intervention auf den Organismus anhand von Messungen der Herzratenvariabilit��t bei 29 Probanden w��hrend der sogenannten Anwendungsphase der Musik-imaginativen Schmerzbehandlung. Die statistische Auswertung der gewonnenen Daten unter Verwendung von Varianzanalysen mit Messwiederholung kann in kontrollierten Modellrechnungen keine signifikante Verbesserung der untersuchten Parameter SDNN und RMSSD im Verlauf des musikalischen Eingriffs aufzeigen, obwohl in deskriptiven Datenanalysen positive Prozesse zu beobachten sind. Ebenso wird mit Hilfe von Schmerzfrageb��gen eine starke signifikante Schmerzreduktion bei den Probanden nach Beendigung der Musik-imaginativen Schmerzbehandlung festgestellt. Aufgrund des subjektiv ermittelten therapeutischen Erfolgs bei fehlender objektiver Verifikation im Bereich der Herzratenvariabilit��t dienen diese Erkenntnisse als Anlass zur kritischen Diskussion des Studiendesigns.

Unter Herzfrequenzvariabilität (HRV) versteht man die Anpassung der Herzfrequenz an endogene und exogene Einflüsse. Diese Anpassung wird vom autonomen Nervensystem durch Sympathikus und Parasympathikus gesteuert. Je variabler die Herzfrequenz bzw. die HRV auf diese Einflüsse reagiert, umso besser die autonome Regulation und die autonome Balance. In dieser Studie wurde der Zusammenhang der HRV im Langzeit-EKG mit der körperlichen Belastbarkeit in der Spiroergometrie bei Kindern und Jugendlichen untersucht. Es zeigte sich, dass Kinder mit psychosomatischen Erkrankungen am schlechtesten körperlich belastbar waren und die geringste HRV aufweisen konnten. Wohingegen SportlerInnen die beste Belastbarkeit und höchsten Werte in der HRV-Analyse erzielen konnten. Zudem ist es möglich, mittels Parameter der Spiroergometrie und der HRV-Analyse die körperliche Belastbarkeit bis zu 63% vorherzusagen., The adaption of our heart rate to internal and external influences is known as heart rate variability (HRV). The autonomic nervous system regulates this adaption through the impact of sympathetic and parasympathetic nervous system. The more variance is shown in heart rate and HRV on these influences, the better the autonomic regulation and balance. In this study, the relationship between HRV during 24-hour-ECG and exercise capacity during exercise test in children and adolescent has been analyzed. We found out, that children who suffer from psychosomatic issues had poor results in exercise capacity during exercise test as well as in HRV analysis. Whereas athletes had best results in exercise tests and HRV analysis. Moreover, it is possible to predict exercise capacity with the parameters of exercise test and HRV analysis up to 63%.

In der vorliegenden prospektiven Pilotstudie wurden die Hypothesen überprüft, dass es durch die nicht-invasive aurikuläre Vagusnervstimulation, jedoch nicht durch eine Kontrollstimulation am Ohrläppchen, zu einer Steigerung der Befindlichkeit, einer Verbesserung der Kognition und einem positiven Effekt auf die Herzratenvariabilität kommt. Zusammenfassend konnten dabei in dieser Studie geringe Effekte der t-VNS auf einen kognitiven Parameter (F%-Wert des d2-Tests) sowie einen einzelnen HRV-Parameter (pNN50) gezeigt werden, wobei es Hinweise auf eine Intensitätsabhängigkeit der einzelnen Effekte gab. Auf die übrigen erfassten kognitiven Parameter und die weiteren gemessenen HRV-Parameter sowie die Befindlichkeit konnte kein Einfluss der t-VNS nachgewiesen werden. Bestätigt werden konnte das gute Sicherheitsprofil und die gute Tolerabilität der t-VNS., The aim of this pilot study was to investigate the effects of transcutaneous vagus nerve stimulation on well-being, cognitive parameters and heart rate variability (HRV) compared to a sham-stimulation of the ear lobe. The results showed small effects on one cognitive parameter (F%; d2-test) and one HRV-parameter (pNN50). However, there was no significant effect of transcutaneous vagus nerve stimulation on the other investigated cognitive parameters and HRV-parameters and well-being.

Das Reizdarmsyndrom gilt als häufigste gastrointestinale Funktionsstörung weltweit und ist für die betroffenen Personen oftmals mit einer hohen Einschränkung der Lebensqualität verbunden. Trotz intensiver Forschung konnte die Pathophysiologie der Erkrankung bisher noch nicht vollständig geklärt werden. In dieser Studie wurde eine Gruppe von Reizdarmpatienten mithilfe von psychometrischen Fragebögen, Blutwerten und psychophysiologischen Daten untersucht und deren Veränderungen während zwei psychischen Stresssituationen dargestellt. Zum Vergleich diente eine gesunde Kontrollgruppe, die sich zum Untersuchungszeitpunkt einer diagnostischen Polypektomie unterzog. Ziel der Studie war die experimentelle Erhebung autonomer Stressreaktivität mithilfe der Herzfrequenzvariabilität (HRV) während eines bindungsbezogenen Stressparadigmas. Für die Studie wurden 20 Patienten (8 männlich, 12 weiblich) mit der Diagnose Reizdarmsyndrom ausgewählt. Die Kontrollgruppe bestand aus 21 Personen (10 männlich, 11 weiblich). Die Patienten bzw. Studienteilnehmer hatten am Untersuchungstag den Separation Recall (SR), einen bindungsbezogenen Stresstest, zu absolvieren. Dazu wurden sie aufgefordert, sich an eine emotional belastende Situation aus dem eigenen Leben zurück zu erinnern und darüber zu berichten. Darauf folgte ein mentaler arithmetischer Test. Hier musste eine schwierige Rechenaufgabe vor einem unbekannten Gremium gelöst werden. Während des Experiments wurde mittels Elektrokardiogramm (EKG) die HRV zur Quantifizierung der autonomen Stressreaktivität erhoben. Die Erfassung der Bindungsrepräsentanz erfolgte u.a. anhand des Fragebogens Experience in Close Relationships (ECR). Die allgemeine und situative Angst wurde mit dem State Trait Angst Inventar (STAI) gemessen. Außerdem wurden zu fünf Messzeitpunkten Blutproben entnommen und daraus verschiedene Parameter, wie z.B. das Stresshormon Cortisol bestimmt. Patienten mit Reizdarmsyndrom zeigten im Vergleich zur Kontrollgruppe eine erhöhte allgemeine Angst sowie bereits vor Beginn des Experiments eine signifikant erhöhte Zustands- bzw. Situationsangst. Zudem kam es zu einem signifikanten Anstieg der situativen Angst bei Reizdarmpatienten als Folge der Stresssituation im Vergleich zur Kontrollgruppe. In der Bindungsrepräsentation anhand des ECR ergaben sich in der Gruppe der Reizdarmpatienten im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöhte Werte in der bindungsbezogenen Angst. In den laborchemischen Erhebungen zeigten Reizdarmpatienten signifikant erhöhte Basalwerte des Stresshormons Cortisol, wobei keine signifikanten Interaktionseffekte zwischen beiden Gruppen im zeitlichen Verlauf auftraten. In der Erhebung der Parasympathikusaktivität, gemessen anhand des HRV-Wertes „Root Mean Square of Successive Differences (RMSSD)“, zeigte sich zwischen den beiden Gruppen während des SR ein marginal signifikanter Interaktionseffekt. Bei Reizdarmpatienten kam es zu einem Anstieg, wogegen sich in der gesunden Kontrollgruppe ein Abfall der Aktivität zeigte. Die bei Reizdarmpatienten gemessene vermehrte situative, allgemeine und bindungsbezogene Angstsymptomatik scheint in direktem Zusammenhang zu stehen mit einer erhöhten isoliert während des SR auftretenden Aktivierung des Parasympathikotonus. Dies könnte auf eine eingeschränkte Anpassung der parasympathischen Reaktivität bei Reizdarmpatienten unter bindungsbezogenen Stresssituationen hindeuten und einen Hinweis darauf geben, dass vor allem der Parasympathikus eine bedeutsame Rolle in diesem Kontext spielt. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um eine bessere Vergleichbarkeit von emotionalen und mentalen Stresstests aufzuzeigen, beispielsweise durch genauere Unterscheidung in Geschlecht und Subgruppen des Reizdarmsyndroms.

In dieser Arbeit wurde die Herzratenvariabilität (HRV), das Interbeat-Intervall (IBI) sowie die Beziehung zwischen HRV und IBI bei gesunden Probanden, bradykarden Patienten mit einer Mutation im hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel 4-(HCN4) Gen sowie Patienten mit einer Anorexie nervosa (AN) untersucht. Die Haupthypothese lautete, dass die bei Patienten mit AN oft zu beobachtenden Bradykardien durch neurale Mechanismen verursacht werden. Daher wurde angenommen, dass ein Sättigungseffekt der HRV/IBI Beziehung infolge einer anhaltenden parasympathischen Kontrolle des Sinusknotenareals lediglich bei Patienten mit einer AN nachzuweisen ist. In dieser Arbeit konnte ein Sättigungseffekt der HRV/IBI-Beziehung bei Patienten mit einer Anorexia nervosa sowie bei zwei von vier Patienten mit einer HCN4-Mutation nachgewiesen werden. Bei Kontrollen konnten hingegen kaum Zeichen eines Sättigungseffekts der HRV/IBI Beziehung nachgewiesen werden. Es wurde daher geschlussfolgert, dass ein Sättigungseffekt der HRV/IBI Beziehung keine parasympathisch-vermittelte Bradykardie beweist. Es zeigt sich vielmehr, dass die Regulation des HCN4-Gens für die Bradykardie und den festgestellten HRV-Sättigungseffekt bei Patienten mit einer AN verantwortlich sein könnte., We examined heart rate variability (HRV), interbeat interval (IBI), and the HRV/IBI interrelationship in three groups of patients: healthy subjects, carriers of bradycardic hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel 4 (HCN4) mutations, and patients with anorexia nervosa (AN) to investigate if neural mechanisms control bradycardia in patients with AN. We speculated that HRV/IBI saturation due to parasympathetic control of the sinus node is detectable in patients with AN. The relationship between IBI and HRV showed saturation in patients with AN, while HRV saturation was present in two of four HCN4 mutation carriers. HRV saturation was not observed in control subjects. We conclude that HRV saturation does not prove that bradycardia is modulated by the parasympathetic nervous system. Rather, HCN4 downregulation may be responsible for bradycardia and HRV saturation in patients with AN.

Einleitung Bilateral tonisch-klonische Anfälle (BTKA) sind nach heutiger Kenntnis der wichtigste Risikofaktor für das Auftreten eines SUDEP. Chronische und im Anfall akut auftretende Veränderungen des vegetativen Nervensystems sowie in der Erregungsbildung und –leitung des Herzens sind bei Menschen mit Epilepsie gut dokumentiert. Wir untersuchten die periiktalen Veränderungen der Herzaktion bei bilateral tonisch-klonischen Anfällen im Vergleich zu komplex-fokalen Anfällen (KFA). Methoden Am Epilepsiezentrum Hessen in Marburg wurden retrospektiv alle Patienten aus dem Video-EEG-Monitoring (VEM) ausgewertet, bei denen zwischen 2007 und 2015 sowohl bilateral tonisch-klonische als auch komplex-fokale Anfälle aufgezeichnet worden waren. Weitere Selektionskriterien waren die Diagnose einer fokalen Epilepsie und das vollständige Vorliegen einer kontinuierlichen 2-Kanal-EKG-Ableitung. Die Anfälle wurden jeweils 10 Minuten vor Beginn des Anfalles im EEG bis 30 Minuten nach EEG-Anfallsende untersucht. Außerdem wurde die Herzfrequenzvariabilität (HRV) zu zwei interiktalen Zeitpunkten (morgens im Schlaf und im Wachen) bestimmt. Ergebnisse Insgesamt konnten 50 Patienten (mittleres Alter 35,3 Jahre, 50% weiblich) mit einer fokalen Epilepsie (64% temporale Epilepsie, 36% extratemporale Epilepsie) eingeschlossen werden, die die oben genannten Kriterien erfüllten. Bei den bilateral tonisch-klonischen Anfällen zeigte sich iktal eine im Vergleich höhere Herzfrequenz, zudem eine postiktal für 30 Minuten fortbestehende Tachykardie. Nach den bilateral tonisch-klonischen Anfällen zeigte sich eine signifikant verringerte Herzfrequenzvariabilität (HRV). Darüber hinaus stellten wir im interindividuellen Vergleich eine deutliche Verkürzung der QTc-Zeit in den unmittelbar postiktalen Messungen, d.h. eine Minute nach einem bilateral tonisch-klonischen Anfall, fest. Diskussion Eine verringerte Herzfrequenzvariabilität und insbesondere eine verkürzte QTc-Zeit stellen jeweils unabhängige Risikofaktoren für einen plötzlichen Herztod dar. In den bislang berichteten Fällen konnte bei Patienten mit einem SUDEP eine unmittelbar postiktal zentral-vegetativ vermittelte Störung der Atmung und Herzaktion beobachtet werden, in deren Folge es zum plötzlichen Tod kam. Die vorliegenden Daten zeigen eine postiktal vorliegende Störung der parasympathischen Innervation sowie der kardialen Repolarisation und verdeutlichen einmal mehr die entscheidende Bedeutung von bilateral tonisch-klonischen Anfällen für das Auftreten eines SUDEP., Introduction Bilateral tonic-clonic seizures are, according to current knowledge, the most important risk factor for the occurrence of a SUDEP. Chronic and acute changes in the autonomic nervous system as well as in the formation and conduction of excitation in the heart are well documented in people with epilepsy. We investigated periictal changes in heart action in bilateral tonic-clonic seizures compared to complex-focal seizures. Methods At the epilepsy centre in Marburg all patients from the epilepsy monitoring unit who had bilateral tonic-clonic as well as complex-focal seizures between 2007 and 2015 were retrospectively evaluated. Further selection criteria were the diagnosis of focal epilepsy and the complete presence of continuous 2-channel ECG. The seizures were examined in the EEG 10 minutes before the onset of the seizure until 30 minutes after the end of EEG seizure. In addition, heart rate variability (HRV) was determined at two interictal times (in the morning during sleep and during wakefulness). Results In total, 50 patients (mean age 35.3 years, 50% female) with focal epilepsy (64% temporal epilepsy, 36% extratemporal epilepsy) could be included who met the above criteria. In bilateral tonic-clonic seizures, the ictal heart rate was comparatively higher and the tachycardia persisted for 30 minutes. After the bilateral tonic-clonic seizures a significantly reduced heart rate variability (HRV) was observed. In addition, we found a significant reduction in QTc time in the immediate postictal measurements, i.e. one minute after a bilateral tonic-clonic seizure. Discussion Reduced heart rate variability and, in particular, a shortened QTc time each represent independent risk factors for sudden cardiac death. Previous reported cases of patients with a SUDEP were observed to have an immediate postictal central-vegetative mediated cardiorespiratory dysfunction, resulting in sudden death. The available data show a postictally present disorder of parasympathetic innervation and cardiac repolarization and once again illustrate the crucial importance of bilateral tonic-clonic seizures for the occurrence of SUDEP.

Bei Erwachsenen ist ein Zusammenhang zwischen Depressionen und Herzerkrankungen bekannt. Als möglicher Mechanismus hierfür gilt eine Veränderung der kardialen autonomen Funktion, messbar über eine verminderte Herzfrequenzvariabilität (HRV) und eine höhere Herzfrequenz. Es finden sich in der Literatur erste Hinweise, dass auch bei Kindern und Jugendlichen mit Depressionen Veränderungen der kardialen autonomen Regulation zu beobachten sind. In der vorliegenden Studie an der Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie Würzburg wurde erstmals die kardiale autonome Funktion bei depressiven Kindern und Jugendlichen mit Hilfe von Langzeit-EKGs untersucht. Geprüft wurde hierbei, ob depressive Störungen im Kindes- und Jugendalter mit einer gestörten kardialen autonomen Regulation in Form einer verminderten HRV und einer erhöhten Herzfrequenz vergesellschaftet sind. Zudem wurde der Einfluss einer antidepressiven Therapie untersucht. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass depressive Kinder und Jugendliche im Vergleich zu gesunden eine signifikant höhere mittlere Herzfrequenz im Langzeit-EKG aufweisen. Zudem hatten sie leicht verminderte HRV-Parameter, wobei dieser Unterschied nicht statistisch signifikant war. Eine Veränderung der HRV oder der Herzfrequenz im Therapieverlauf konnte nicht belegt werden. Weitere größere Studien sind nötig, um die Zusammenhänge zwischen Depressionen und Veränderungen der kardialen autonomen Funktion im Kindes- und Jugendalter zu erforschen., In adults, a correlation between depression and heart diseases is known. One potential pathophysiological mechanism is the change of the cardiac autonomic function, which can be measured by decreased heart rate variability (HRV) and higher heart rate. There are few first studies indicating that changes of the cardiac autonomic regulation can be observed in depressed children and adolescents, too. In this study at the Department of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics and Psychotherapy (University of Wuerzburg), the cardiac autonomic function in depressed children and adolescents was assessed with long-term ECGs. We examined, if depression in childhood and adolescence is associated with an altered cardiac autonomic regulation with reduced HRV and higher heart rate. Furthermore, we examined the influence of antidepressant treatment. Our Data shows, that depressed children and adolescents have a significantly higher mean heart rate than healthy controls. They had slightly diminished HRV parameters as well. This difference, however, was not statistically significant. There were no changes of HRV or heart rate during the therapy of depression. Further larger studies are needed to clarify the relation between depression and changes of the cardiac autonomic function in childhood and adolescence.

Essstörungen sind durch eine autonome Regulationsstörung gekennzeichnet, die vermutlich pathophysiologisch relevant ist. Es konnte gezeigt werden, dass in unterschiedlichen Ernährungszuständen das autonome Nervensystem (ANS) verschieden reguliert wird. Adipöse Kinder weisen im Vergleich zu gesunden Gleichaltrigen eine reduzierte Herzfrequenzvariabilität (HRV) und einen erniedrigten Vagotonus auf, während Anorexia nervosa (AN)-Patienten eine erhöhte HRV mit Vagusdominanz besitzen. Während das momentane Körpergewicht und der aktuelle Body Mass Index (BMI) im Verlauf einer Ernährungsintervention weitgehend konstant bleiben, entwickelt sich die HRV nachhaltig positiv. Es konnte ein qualitativer Zusammenhang zwischen der Änderung des BMI und der HRV-Änderung nachgewiesen werden. Offensichtlich reagiert das ANS im Sinne einer „autonomen Wende“ auf die Ernährungsumstellung, noch bevor eine signifikante Änderung des Körpergewichts messbar wird. Der Reiz für die Anpassung des ANS liegt scheinbar in der Dynamik metabolischer Zustände, initiiert durch Änderung der Kalorienzufuhr, und wirkt sich erst langfristig auf den BMI aus. Am Beispiel der Anorexia nervosa führt das Refeeding aus einer Kalorienzufuhr gemäß modifiziertem NICE-Ernährungsprotokoll, mit Supplementierung von Vitamin B-Komplexen sowie Omega-3-Fettsäuren (O-3-FS), bereits frühzeitig zu einer „autonomen Wende“ mit Regulierung der HRV in Richtung altersentsprechenden Normbereich. Die autonome Regulationsstörung ist möglicherweise weniger die Ursache als die Folge des Hungerns bei AN. Die HRV ist bei adipösen Kindern reduziert und spiegelt so einen frühen kardiovaskulären Risikofaktor wider. Durch Ernährungsinterventionen zeigen sich zwar oft nur leichte Erfolge bei der Gewichtsreduzierung, jedoch können signifikante HRV-Verbesserungen, insbesondere in der Nacht, erreicht werden. Diese HRV-Zunahme gilt als Indikator für ein reduziertes kardiovaskuläres Risiko, das offensichtlich durch eine Ernährung knapp unterhalb des Solls erreicht werden kann. Das HRV-Profil adipöser Kinder und Jugendliche spiegelt sich auch abgestuft in der Einteilung in die verschiedenen Risikogruppen des Metabolischen Syndroms wider. Die HRV dient demzufolge bei Kindern und Jugendlichen als verlässlicher Surrogatparameter für das kardiovaskuläre Risiko. Pathophysiologisch ist ein Modell des normokalorischen Ernährungszustands anzunehmen, in dem das autonome Nervensystem in individuell bestimmten Grenzen ausgewogen reguliert wird. Aus einer Änderung der Ernährung resultiert ein autonomer Effekt: die vagotone Ausgangslage der AN-Patienten wird durch Refeeding positiv beeinflusst (HRV-Abnahme, Herzfrequenzanstieg); umgekehrt verhält es sich durch Kalorienrestriktion bei Adipositas (HRV-Zugewinn, Herzfrequenzabnahme). Der HF/LF (high frequency/low-frequency)-Quotient, als möglicher Repräsentant der autonomen Balance, bleibt jedoch unverändert. Bei kalorischer Unter- oder Überversorgung wird die intrinsische Herzfrequenz unabhängig vom Sympathikus-Parasympathikus-Gleichgewicht angepasst. VLF (very low frequency) kann wahrscheinlich als metabolischer Parameter angesehen werden und verhält sich umgekehrt proportional zur Thermogenese. Die metabolisch bedingten Veränderungen der autonomen Regulation werden durch Optimierung der Kalorienzufuhr unabhängig vom aktuellen BMI aufgehoben und normalisiert. Diese Anpassungsmechanismen werden offensichtlich auch von psychischen Veränderungen begleitet, die eine Verhaltensänderung der Kinder und Jugendliche bedingen. Im Rahmen der Essstörungen gilt diese Beobachtung als besonderes Therapiehindernis. O-3-FS und Betablocker haben möglicherweise einen zusätzlichen positiven Effekt auf die HRV. Die Orientierung am BMI als Messparameter für Interventionserfolg ist unzulänglich. Effekte einer hypo- bzw. hyperkalorischen Ernährung auf die HRV bzw. intrinsische Herzrate lassen sich einfach erfassen und sind im Langzeit-Elektrokardiogramm (LZ-EKG) zugängig. Therapieeffekte sind anhand der HRV-Analyse noch vor Änderung des BMI sichtbar. Die im LZ-EKG einfach praktikable HRV-Messung dient als objektive und aktuelle Diagnostik für die Therapiebewertung bei Essstörungen. Angesichts der Kenntnis um die Präsenz einer autonomen Regulationsstörung im Vorfeld vieler kardiovaskulärer Erkrankungen, verspricht die HRV-Analyse zukünftig präventiven Nutzen., Eating disorders are characterized by an autonomic dysfunction, measured by 24 hour heart rate variability (HRV) analysis, that is thought to be pathophysiologically relevant. Obese children have a reduced HRV and a decreased vagal tone compared to healthy peers, reflecting an early cardiovascular risk factor. In contrast, anorexia nervosa (AN) patients have an increased HRV with vagus dominance and respond poorly to treatment. It has been shown that the autonomic nervous system (ANS) is differently regulated depending on the nutritional state. The HRV profile also reflectes graded risk scores of the development of the metabolic syndrome. While the current body weight and the body mass index (BMI) remain largely constant in the course of a nutritional intervention, the HRV improves sustainably, especially at night. A correlation between the change in BMI and the HRV change could be demonstrated. Obviously, the ANS reacts to the change in diet in the sense of an "autonomous turn" even before a significant change in body weight becomes measurable. The stimulus for adapting ANS appears to be in the dynamics of metabolic states initiated by changes in caloric intake, and only affects BMI in the long term. Pathophysiologically, a model of the normocaloric nutritional state is assumed, in which the autonomic nervous system is balanced in individually determined limits. A change in diet results in an autonomous effect, independent of the current BMI: the vagotone starting position of the AN patients is positively influenced by refeeding (HRV decrease, increase in heart rate) and contrary changes occur among the obese children with optimized diet. However, the HF / LF (high frequency / low-frequency) quotient, as a possible representative of the autonomous balance, remains unchanged. Thus, in caloric under- or oversupply, the intrinsic heart rate is adjusted independently of the sympatho-vagal balance. VLF (very low frequency) can probably be considered as a metabolic parameter. O-3-FS and beta-blockers may have an additional positive effect on HRV. Dietary interventions often provide only modest weight-change benefits, but significant HRV improvements can be achieved. Therefore, focussing on BMI as major measuring parameter for intervention success is inadequate. HRV serves as a reliable surrogate parameter for cardiovascular risk in children and adolescents and promises future preventive benefits.

Die Studie zielt darauf, die arbeitsphysiologischen Bedingungen des operativ tätigen Teams während einer Whipple Operation (OP) zu erfassen. Es wurden drei Arbeitsmodalitäten (OP ohne Pause, OP mit Pause, Office-Day) sowie sechs Probanden untersucht. Dabei wurden erfasst: Herzfrequenzvariablität (HRV), Speichelcortisol, BZ-Glucose, Körpergewicht sowie der computerbasierte Task- Switching- Test (TST). Die Belastung während einer Operation ist bezogen auf die sympathiko-vagale Balance, das Blutzuckerprofil, den Flüssigkeitsverlust und die geistige Flexibilität signifikant höher als an einem Office-Day. Bei der Unterscheidung zwischen Operation ohne Pause vs. mit Pause konnten keine signifikanten Unterschiede erreicht werden.

Theoretischer Hintergrund: Im Zuge der aktuellen demographischen Entwicklung konnte in den letzten Dekaden eine extreme Prävalenzzunahme der Demenz vom Alzheimertyp (AD) verzeichnet werden, die insbesondere künftige Generationen vor enorme gesundheitspolitische Herausforderungen stellen wird und zur Entwicklung früherer diagnostischer wie auch effektiver therapeutischer Verfahren drängt. Derzeit verfügbare Biomarker der AD sind entweder zu unspezifisch, invasiv oder zu teuer, um sie als breite Screeningwerkzeuge einsetzen zu können. Insbesondere die Erkenntnis, dass die pathologischen Prozesse der AD lange vor ihrer klinischen Manifestation im unteren Hirnstamm beginnen, führte zu der Entwicklung der neuen Methode der somatosensibel evozierten Potentiale des N. vagus (VSEP), die zunehmend als Marker der vagalen Hirnstammfunktion angesehen wird. Dennoch wurde in letzter Zeit die Aussagekraft der Vaguspotentiale angezweifelt, nachdem eine neuere Studie ihren muskulären Ursprung postulierte. Zur Validierung der parasympathischen Ätiologie der VSEP schien die Herzratenvariabilität (HRV) als breit anerkannter Marker der parasympathischen Aktivität besonders geeignet. Beide Methoden wurden auf ihren Zusammenhang sowie auf eine potentielle Veränderung im Rahmen eines „mild cognitive impairment“ (MCI) untersucht, um ihr diagnostisches Potenzial bezüglich eines prädementiellen Stadiums der AD zu überprüfen. Methoden: Die vorliegende Studie erfolgte als Querschnittsanalyse des ersten Untersuchungszeitpunktes der Vogel-Studie. Nach Ausschluss von Probanden mit HRV- wie VSEP-relevanten Erkrankungen (nicht Hypertonie, Medikamente) und sorgfältiger Datenbearbeitung enthielt die Gesamtstichprobe 218 ältere Probanden im Alter von 74 ± 1.4 Jahren (MCI: n=27; kognitiv gesunde Kontrollen: n=191). Die Erhebung der VSEP erfolgte nach den gängigen Methoden von Fallgatter et al. (2003) an den Elektrodenpositionen Fz-F3, Fz-F4, C3-F3, C4-F4 und T4-O1/T3-O1 bei sukzessiver Stimulation beider Innenseiten des Tragus, die Messung der HRV über 15 min mit einem Finometer® Midi. Nur VSEP-Latenzen (P1, N1, P2) und die vagal modulierten HRV-Variablen RMSSD, LF, HF, RSAnorm (natürlicher Logarithmus) wurden in die weitere Analyse eingeschlossen. Zur Gegenüberstellung von VSEP und HRV in der Kontrollgruppe wurden Korrelationen sowie univariate Varianzanlysen der Quartilgruppen HRV-korrelierter VSEP-Latenzen, zum Vergleich von VSEP und HRV in MCI- und Kontrollgruppe T-Tests für unabhängige Stichproben durchgeführt. Ergebnisse: Für die gesunde Kontrollgruppe konnten in den Korrelationsberechnungen unter Kontrolle potentieller Einflussfaktoren signifikante Ergebnisse in den Elektrodenpositionen T4-O2 (Stimulation rechts) sowie C4-F4 (Stimulation links) verzeichnet werden. Alle Latenzkomponenten des Kanals C4-F4 zeigten signifikante, negative Korrelationen mit den vagal modulierten HRV-Parametern (P1 mit ln RMSSD, ln LF, ln HF, RSAnorm; N1 mit ln RMSSD, ln LF, ln HF; P2 mit ln LF). Die jeweiligen Latenz-Quartilgruppenvergleiche bestätigten, dass längere P1-Latenzen mit einem signifikant geringeren parasympathischen Tonus (RSAnorm, Trend bei HF) und einer signifikant geringeren Funktion der Baroreflexe (LF) einhergeht, wobei letzteres auch für P2 gilt. Die Ergebnisse der VSEP im Kanal T4-O2 fielen zwar konträr aus (positive Korrelation von P2 mit ln LF, ln HF, ln RSAnorm), konnten jedoch auch in Anbetracht eines allgemein schwächeren Zusammenhanges zwischen VSEP und HRV nur unzureichend durch die Varianzanalysen untermauert werden. Die Mittelwertsvergleiche zwischen MCI- und Kontrollgruppe ergaben einerseits vergleichbare HRV-Werte in beiden Gruppen, andererseits eine signifikante P2-Latenzverlängerung im Kanal T4-O2 (Stimulation rechts) in der MCI-Gruppe im Vergleich zu kognitiv gesunden Kontrollen. Schlussfolgerung: Trotz nicht hundertprozentig kongruenter Ergebnisse konnte unter anderem anhand der P1-Latenz im Kanal C4-F4 und der in hohem Maße parasympathisch modulierten RSAnorm ein sehr signifikanter Zusammenhang zwischen HRV und VSEP-Latenzen deutlich gemacht werden. Dies legt den Ursprung der VSEP in den autonomen Strukturen des Hirnstamms nahe. So könnte sich eventuell eine Verzögerung der VSEP-Latenz P2, wie es in der vorliegenden Studie bei MCI-Patienten beobachtet wurde, als additiver, nicht-invasiver Biomarker zur Frühdiagnose von prädementiellen Phasen der AD etablieren. Bereits angelaufene Längsschnittstudien wie die Vogelstudie werden künftig genauere Aussagen über die prädiktive Aussagekraft der VSEP zur Vorhersage einer AD liefern., Theoretical Background: In the course of the current demographic development, an extreme increase in the prevalence of Alzheimer's disease (AD) has been recorded in recent decades. This will confront particularly future generations with enormous health challenges. Therefore the development of earlier diagnostic as well as effective therapeutic procedures urges. The currently available biomarkers of AD are either non-specific, invasive or too expensive for using them as a screening tool. The insight that the pathological processes of AD start long before their clinical manifestation in the lower brainstem, led to the development of a new method called vagus somatosensory evoked potentials (VSEP), which is increasingly seen as a marker for the vagus activity in the brainstem. Nevertheless the relevance of the VSEP was questioned lately after a newer study stated its muscular origin. The heart rate variability (HRV) is a widely accepted marker of the vagal tone and seemed to be suitable for validating the parasympathetic etiology of the VSEP. The correlation of both methods (VSEP and HRV) was therefore investigated in a group of cognitive healthy participants. This study examined furthermore possible changes of VSEP and HRV in a group of participants with mild cognitive impairment (MCI) in order to validate their diagnostic potential in terms of this symptomatic predementia phase of AD. Methods: The presented study was carried out as a cross-sectional study within the first visit of the Vogel study. After exclusion of participants with diseases that might affect either HRV or VSEP (not hypertension, drugs) and after careful data processing, the total sample contained 218 elderly participants at the age of 74 ± 1.4 years (MCI: n=27, cognitive healthy participants: n=191). The VSEP were measured at the electrode positions Fz-F3, Fz-F4, C3-F3, C4-F4 und T4-O1/T3-O1 on the basis of the common methodology, which was firstly introduced by Fallgatter et al. (2003), by successive transcutaneous stimulation of the vagus nerve at the inner side of the tragus at both ears. The measurement of HRV was carried out over 15 minutes with a Finometer® Midi. Only VSEP latencies (P1, N1, P2) and the vagal modulated HRV variables RMSSD, LF, HF, RSAnorm (natural logarithm) were included in further analysis. To investigate the relationship between VSEP and HRV within the group of cognitive healthy participants, correlations as well as ANOVAs were accomplished. To compare VSEP and HRV between the groups of participants with and without MCI, T-Tests for independent samples were performed. Results: By taking potential influencing factors into account, the correlation of VSEP and HRV was significant for the electrode positions T4-O2 (right vagus stimulation) and C4-F4 (left vagus stimulation) in the group of cognitive healthy participants. All VSEP latencies of the electrode position C4-F4 showed significant, negative correlations with the vagal modulated parameters of HRV (P1 with ln RMSSD, ln LF, ln HF, ln RSAnorm; N1 with ln RMSSD, ln LF, ln HF; P2 with ln LF). As confirmed by ANOVA it could be shown that longer P1-latencies are significantly correlated with a lower vagal tone (RSAnorm, trend for HF) as well as a lower function of the baroreflex (LF) and that longer P2-latencies correlate with a lower L low frequency power of HRV. There were contrary results for the electrode position T4-O2 (positive correlation between P2 and ln LF, ln HF, ln RSAnorm), but the correlation between VSEP and HRV for this electrode position was generally weaker and furthermore insufficiently confirmed by ANOVA. As verified by T-Tests there was on the one hand no significant difference in the parameters of HRV between the MCI group and the control group, on the other hand a significant prolongation of the P2-latencies (T4-O2, right vagus stimulation) was detected in the MCI group in comparison to the group of cognitive healthy participants. Conclusion: In spite of not completely congruent results, this study revealed a significant negative correlation between HRV and VSEP particularly for the electrode position C4-F4. This suggests that the origin of the VSEP is located in the autonomous structures of the brainstem. Thus a delay in the P2-latency of the VSEP, as observed in the group of participants with MCI in this study, could possibly be established as a additive, non-invasive biomarker for an earlier diagnosis of predementia phases of AD. In future longitudinal studies like the Vogel Study will provide more precise information about the predicitve value of the VSEP in terms of the prediction of AD.

atienten mit dilatativer Kardiomyopathie haben eine deutlich erhöhte Mortalität und Morbidität im Vergleich zur Normalbevölkerung. Die Abschätzung der klinischen Prognose dieser Patienten ist von herausragender Bedeutung insbesondere unter Anbetracht der vielfältigen Therapiemöglichkeiten. In Patientenkollektiven mit ischämisch bedingter Herzschwäche konnten große Studien den klinischen Nutzen von klassischen und innovativen Parametern der Herzfrequenzvariabilität belegen. Die Dezelerationskapazität ist ein neuer Marker zur Evaluation der Herzfrequenzvariabilität, der sich insbesondere durch eine Repräsentation des Parasympathikus als kardioprotektivem Arm des autonomen Nervensystems auszeichnet. Er wird aus 24h-Langzeit-EKG-Daten berechnet. In dieser Studie sollte die prognostische Wertigkeit der Dezelerationskapazität hinsichtlich Mortalität in Gegenüberstellung zur echokardiographisch oder invasiv gemessenen linksventrikulären Pumpfunktion bestimmt werden. Die Untersuchung erfolgte anhand von Langzeit-EKGs und klinischen Daten von Patienten, die in den Jahren 2000 bis 2006 mit der klinischen Diagnose dilatative Kardiomyopathie in der Universitätsklinik für Kardiologie in Lübeck behandelt wurden. Bei allen untersuchten Patienten wurde eine ischämische Genese der Pumpfunktionseinschränkung durch eine Herzkatheteruntersuchung ausgeschlossen. Der prognostische Nutzen einer reduzierten Dezelerationskapazität war zu untersuchen. Die Nullhypothese der Studie lautete: Die Mortalität über den Untersuchungszeitraum ist bei Patienten mit normaler Dezelerationskapazität ( ≥ 4,5 ms) und reduzierter Dezelerationskapazität (< 4,5 ms) gleich. In der vergleichenden Statistik, wie auch in der Kaplan-Meyer-Überlebensanalyse konnte eine signifikante Erhöhung der Mortalität jeder Ursache bei Patienten mit einer reduzierten Dezelerationskapazität nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse waren in der multivariaten Analyse unabhängig von der linksventrikulären Pumpfunktion und von klassischen Parametern des autonomen Tonus wie der Standartabweichung der Normalintervalle (SDNN).

Ein gesunder Herzschlag zeichnet sich nicht dadurch aus, dass er besonders regelmäßig ist. Vielmehr sollte ein gesunder Herzschlag, selbst in Phasen augenscheinlicher körperlicher Inaktivität, variabel sein (z.B. Appelhans & Luecken, 2006; Berntson et al., 1997; Shaffer, McCraty, & Zerr, 2014). Historisch gesehen ist dies keine völlig neue Erkenntnis – bereits in der frühen chinesischen und griechischen Medizin konnte dieses Phänomen beobachtet werden (einen schönen Überblick hierzu gibt Billman, 2011). Das Zusammenwirken der sympathischen und parasympathischen Bestandteile des autonomen Nervensystems, welches sich unter anderem in der Herzratenvariabilität (HRV) widerspiegelt, erlaubt uns nicht nur Einblicke in die physiologische Adaptionsfähigkeit, sondern auch in die psychische Flexibilität und Regulationsfähigkeit des Menschen, um so auf sich ständig ändernde Umweltanforderungen angemessen reagieren zu können (z.B. Appelhans & Luecken, 2006; Beauchaine, 2001; ChuDuc, NguyenPhan, & NguyenViet, 2013; Porges, 1995b; Quintana & Heathers, 2014; Riganello, Garbarino, & Sannita, 2012; Shaffer et al., 2014; Stein & Kleiger, 1999; Thayer & Lane, 2000). Mit ganz einfachen Worten: Die Variabilität unseres Herzschlages stellt eine Art Interface dar, welches Auskunft über das Zusammenspiel physiologischer und psychologischer Prozesse gibt. In der vorliegenden Monografie beschäftige ich mich intensiv mit dem Thema HRV, insbesondere mit der Anwendung und Durchführung von HRV-Kurzzeitmessungen (meistens fünf Minuten) im Kontext (bio-) psychologischer Forschung. Während ich im Rahmen des ersten Kapitels eine komprimierte Einführung in die Thematik und einen Überblick über die nachfolgenden Kapitel gebe, beschäftigt sich Kapitel II mit der Frage, welche methodischen Standards für HRV-Kurzzeitmessungen derzeit vorliegen. Ausgangspunkt hierfür sind vereinzelte Hinweise (z.B. im Rahmen meta-analytischer Bestrebungen) darauf, dass die Erfassung, Darstellung und Interpretation von HRV-Messungen durch ein nicht unerhebliches Maß an Diversität gekennzeichnet ist (z.B. de Vries, 2013; Ellis, Zhu, Koenig, Thayer, & Wang, 2015; Quintana & Heathers, 2014; Tak et al., 2009; Zahn et al., 2016). Ferner fehlen bis heute belastbare Normwerte für die gängigsten HRV-Parameter, die typischerweise in Kurzzeitmessungen berechnet werden können (vgl. Nunan, Sandercock, & Brodie, 2010). Ausgehend von diesen Beobachtungen stellen wir ein systematisches Literaturreview vor. In einem ersten Schritt haben wir aktuelle Standards zur Erhebung und Auswertung von HRV-Messungen identifiziert, auf deren Basis wir ein Klassifikationssystem zur Beurteilung von HRV-Studien erstellt haben. Nachfolgend wurden zwischen 2000 und 2013 publizierte Artikel (N = 457), im Hinblick auf die extrahierten methodischen Standards, überprüft. Unsere Ergebnisse legen das Vorhandensein einer beträchtlichen methodischen Heterogenität und einen Mangel an wichtigen Informationen nahe (z.B. in Bezug auf die Erhebung essentieller Kontrollvariablen oder das Berichten von HRV-Parametern), einhergehend mit der Tatsache, dass sich gängige Empfehlungen und Richtlinien (z.B. Task Force, 1996) nur partiell in der empirischen Praxis wiederfinden. Auf der Grundlage unserer Ergebnisse leiten wir Empfehlungen für weitere Forschung in diesem Bereich ab, wobei sich unsere „Checkliste“ besonders an forschende Psychologen richtet. Abschließend diskutieren wir die Einschränkungen unseres Reviews und unterbreiten Vorschläge, wie sich diese - bisweilen unbefriedigende - Situation verbessern lässt. Während unserer umfangreichen Literaturrecherche ist uns sehr schnell aufgefallen, dass HRV-Kurzzeitmessungen auf ein breites wissenschaftliches Interesse stoßen, wobei verschiedenste Konzepte und Forschungsfragen mit spezifischen HRV-Mustern in Verbindung gebracht werden (vgl. Beauchaine, 2001; Dong, 2016; Francesco et al., 2012; Makivić, Nikić, & Willis, 2013; Nunan et al., 2010; Pinna et al., 2007; Quintana & Heathers, 2014; Sammito et al., 2015; Sandercock, 2007). Darunter befinden sich sowohl eher eigenschaftsähnliche (z.B. Trait-Angst; Miu, Heilman, & Miclea, 2009; Watkins, Grossman, Krishnan, & Sherwood, 1998) als auch stark situationsabhängige Konstrukte (z.B. akute emotionale Erregung; Lackner, Weiss, Hinghofer-Szalkay, & Papousek, 2013; Papousek, Schulter, & Premsberger, 2002). Während die beiden einflussreichsten Theorien zur HRV, die Polyvagal-Theorie (Porges, 1995b, 2001, 2007) und das Modell der neuroviszeralen Integration (Thayer & Lane, 2000, 2009), einen dispositionellen Charakter der HRV nahelegen, sind zahlreiche Einflussfaktoren bekannt, die unmittelbare Auswirkungen auf das autonome Nervensystem haben (Fatisson, Oswald, & Lalonde, 2016; Valentini & Parati, 2009). Demzufolge haben wir uns die Frage gestellt, wie zeitlich stabil individuelle HRV-Messungen sind (siehe Kapitel III). Da die existierende Literatur hierzu ambivalente Ergebnisse bereithält (Sandercock, 2007; Sandercock, Bromley, & Brodie, 2005) und die zeitliche Stabilität von HRV-Messungen bisher vornehmlich über sehr kurze Zeiträume mit wenigen Messzeitpunkten untersucht wurde (z.B. Cipryan & Litschmannova, 2013; Maestri et al., 2009; Pinna et al., 2007), haben wir eine längsschnittliche Studie mit fünf Messzeitpunkten, verteilt auf ein Jahr, konstruiert (N = 103 Studierende). In Abhängigkeit von der Körperhaltung der Probanden während der Messung (liegend, sitzend, stehend), haben wir nachfolgend die Retest-Reliabilität (absolute und relative Reliabilität; siehe Atkinson & Nevill, 1998; Baumgartner, 1989; Weir, 2005) der gängigsten HRV-Parameter ermittelt. Unsere Ergebnisse deuten auf ein beachtliches Ausmaß an Zufallsschwankungen der HRV-Parameter hin, welches weitgehend unabhängig von der Körperhaltung der Probanden und dem zeitlichen Abstand der Messzeitpunkte ist. Da diese Ergebnisse weitreichende Folgen suggerieren, diskutieren wir diese, unter Berücksichtigung vorhandener Einschränkungen, ausführlich. Während in Kapitel II und III vornehmlich methodische Fragen im Fokus stehen, stelle ich in Kapitel IV dieser Monografie eine Feldstudie vor. Im Rahmen dieser Studie haben wir die Zusammenhänge zwischen subjektivem Stress, Coping-Strategien, HRV und Schulleistung untersucht. Sowohl die bereits erwähnten Theorien (Porges, 1995b, 2001, 2007, Thayer & Lane, 2000, 2009), als auch eine beträchtliche Anzahl an Forschung, lassen Zusammenhänge zwischen HRV und Stress (z.B. Berntson & Cacioppo, 2004; Chandola, Heraclides, & Kumari, 2010; Krohne, 2017; Michels, Sioen, et al., 2013; Oken, Chamine, & Wakeland, 2015; Porges, 1995a; Pumprla, Howorka, Groves, Chester, & Nolan, 2002) sowie HRV und kognitiver Leistung vermuten (z.B. Duschek, Muckenthaler, Werner, & Reyes del Paso, 2009; Hansen, Johnsen, & Thayer, 2003; Luque-Casado, Perales, Cárdenas, & Sanabria, 2016; Shah et al., 2011). Allerdings fehlt es bislang an Studien, welche die komplexeren Zusammenhänge zwischen all den genannten Konstrukten untersuchen. Dies gilt insbesondere für die Untersuchung von Kindern und Jugendlichen. Um zur Schließung dieser Wissenslücke beizutragen, haben wir Gymnasiasten (N = 72, zwischen zehn und 15 Jahren alt) im Rahmen eine Querschnittstudie zu deren Stresserleben und Bewältigungsstrategien (mittels SSKJ 3-8; Lohaus, Eschenbeck, Kohlmann, & Klein-Heßling, 2006) befragt. Außerdem wurden bei all diesen Schülern HRV und Zeugnisdurchschnittsnoten erhoben. Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung konstruktiver Coping-Strategien zur Vermeidung von physischen und psychischen Stresssymptomen, welche ihrerseits negative Auswirkungen auf die Schulleistung haben. Demgegenüber lassen sich die erwarteten Zusammenhänge zwischen HRV und Stress/Coping (Berntson & Cacioppo, 2004; Dishman et al., 2000; Fabes & Eisenberg, 1997; Lucini, Di Fede, Parati, & Pagani, 2005; Michels, Sioen, et al., 2013; O’Connor, Allen, & Kaszniak, 2002; Porges, 1995a) sowie HRV und kognitiver Leistung (Hansen et al., 2003; Suess, Porges, & Plude, 1994; Thayer, Hansen, Saus-Rose, & Johnsen, 2009) anhand unserer Daten nicht bestätigen. Mögliche Gründe für dieses Befundmuster sowie Anforderungen an zukünftige Studien dieser Art werden abschließend diskutiert. Schlussendlich (a) fasse ich alle gesammelten Erkenntnisse prägnant zusammen, (b) diskutiere deren Implikationen, (c) stelle deren Beitrag zum wissenschaftlichen Forschungsstand heraus, und (d) gebe einen kurzen Einblick in die jüngsten Entwicklungen der HRV-Forschung (Kapitel V). Außerdem, und damit schließe ich den inhaltlichen Part dieser Monografie ab, möchte ich den Leser an meinen zehn wichtigsten Lernerfahrungen teilhaben lassen.:DANKSAGUNG I PREFACE V ZUSAMMENFASSUNG VII LIST OF CONTENTS XI LIST OF TABLES XIII LIST OF FIGURES XV ABBREVIATIONS XVII CHAPTER I 1 1. AN INTRODUCTION INTO HEART RATE VARIABILITY AND MY PAST FIVE YEARS OF RESEARCH 1 1.1. MEANING OF HRV 3 1.2. A BRIEF HISTORICAL OVERVIEW OF HRV RESEARCH 4 1.3. PHYSIOLOGICAL UNDERPINNINGS AND INFLUENCES ON HRV 6 1.4. THEORIES OF HRV 7 1.5. HRV MEASUREMENT: FROM HEARTBEAT TO HRV PARAMETERS 9 1.6. OVERVIEW OF CHAPTERS INCLUDED IN THIS MONOGRAPH 12 CHAPTER II 17 2. A SYSTEMATIC REVIEW OF SHORT-TERM HEART RATE VARIABILITY IN PSYCHOLOGICAL RESEARCH: TOWARD UNIFIED METHODOLOGICAL STANDARDS 17 2.1. INTRODUCTION 18 2.2. METHODS AND MATERIALS 30 2.3. RESULTS 40 2.4. DISCUSSION AND RECOMMENDATIONS 55 CHAPTER III 75 3. RELIABILITY OF SHORT-TERM MEASUREMENTS OF HEART RATE VARIABILITY: FINDINGS FROM A LONGITUDINAL STUDY 75 3.1. INTRODUCTION 76 3.2. METHODS AND MATERIALS 82 3.3. RESULTS 92 3.4. DISCUSSION 105 CHAPTER IV 115 4. STRESS AND COPING IN SCHOOL: HEART RATE VARIABILITY, SELF-REPORTED STRESS, AND SCHOOL ACHIEVEMENT 115 4.1. INTRODUCTION 116 4.2. METHODS AND MATERIALS 122 4.3. RESULTS 130 4.4. DISCUSSION 142 CHAPTER V 151 5. SUMMARY, OVERALL DISCUSSION, AND OUTLOOK 151 5.1. SUMMARY AND CONTRIBUTIONS TO EXISTING LITERATURE 151 5.2. RECENT DEVELOPMENTS IN HRV RESEARCH AND FORTHCOMING CHALLENGES 156 5.3. WHAT REMAINS AT THE END OF THE DAY? 157 6. REFERENCES 159 7. APPENDIX 193 8. CURRICULUM VITAE 229 9. LIST OF PUBLICATIONS 233 9.1. BOOKS, BOOK CHAPTERS, (CONFERENCE) PAPER, THESES 233 9.2. TALKS AND PRESENTATIONS 235 10. EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG (AFFIDAVIT) 237

Multiple studies have demonstrated low vagally-mediated heart rate variability (HRV) being associated with a range of risk factors for heart disease and stroke, including inflammation, hyperglycemia, hyperlipidemia, and hypertension. Yet, no cut point exists that indicates elevated risk. In the present study we sought to identify a cut point-value for HRV that is associated with elevated risk across a range of known risk factors. Methods: A total of 9550 working adults from 19 study sites took part in a health assessment that included measures of inflammation, hyperglycemia, hyperlipidemia, and hypertension and vagally-mediated HRV (Root mean square of successive differences between normal heartbeats (RMSSD)). Multiple age and sex adjusted logistic regressions were calculated per risk factor (normal versus clinical range), with RMSSD being entered in binary at different cut points ranging from 15&ndash, 39 msec with a 2 msec increment. Results: For daytime RMSSD, values below 25 &plusmn, 4 indicated elevated risk (odds ratios (OR) 1.5&ndash, 3.5 across risk factors). For nighttime RMSSD, values below 29 &plusmn, 4 indicated elevated risk (OR 1.2&ndash, 2.0). Conclusion: These results provide the first evidence that a single value of RMSSD may be associated with elevated risk across a range of established cardiovascular risk factors and may present an easy to assess novel marker of cardiovascular risk.

Ziel dieser Studie war die Analyse der Herzfrequenzvariabilität mittels Analgesia Nociception Index (ANI) und die Untersuchung, ob der ANI ein probates Instrument zur Quantifizierung von Schmerzen und Differenzierung zwischen schmerzhaften und nicht schmerzhaften Reizen ist. Der ANI wird als Index zwischen 0 und 100 abgebildet. Es wurden 20 gesunden Probanden am rechten Unterarm vier unterschiedliche Reize appliziert. Ein unangekündigter und ein angekündigter schmerzhafter elektrischer Reiz gleicher Intensität, ein angekündigter neutraler Hautreiz und ein angekündigter Plazeboreiz. Nach jedem Reiz bewerteten die Probanden ihr subjektives Schmerzempfinden auf einer NRS-Skala zwischen 0 und 10. Der angekündigte elektrische Schmerzreiz wurde trotz gleicher Stärke als signifikant schmerzhafter empfunden als der unangekündigte elektrische Reiz. Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den ANI-Werten der verschiedenen Reizqualitäten und keine Korrelation zwischen NRS und ANI.

Unter der Herzfrequenzvariabilität (HRV) versteht man die physiologischerweise von Schlag zu Schlag auftretenden Schwankungen der Herzfrequenz. Als nicht-invasive Methode kommt die Messung der HRV in verschiedenen Bereichen zur Beurteilung des Zustandes des autonomen Nervensystems zur Anwendung. Ziel der Arbeit war es, den Einfluss verschiedener Hörsituationen auf die HRV zu untersuchen und daraus indirekte Rückschlüsse auf die Höranstrengung zu ziehen. Es wurde der Freiburger Sprachverständlichkeitstest in drei verschiedenen Schalldruckpegeln, nämlich mit 20 dB (SPL), 40 dB (SPL) und 70 dB (SPL) durchgeführt. Die Erfassung der Herzaktivität erfolgte mit Hilfe eines Trainingscomputers mit Pulsmessung über einen Brustgurt. Die Spektralanalyse der RR-Intervalle erfolgte mittels der Software Kubios HRV, für die Auswertung wurden die mittlere Herzfrequenz, die SDNN, die RMSSD und die LF/HF-Ratio verwendet. Die erhaltenen Ergebnisse entsprechen nicht denen einer klassischen Stressreaktion, sondern deuten auf eine Co-Aktivierung von Sympathikus und Parasympathikus hin. Möglicherweise spielen für die Veränderung der HRV-Parameter weniger die Stressreaktion als vielmehr komplexere Vorgänge, wie zum Beispiel die Verarbeitung der akustischen Stimuli im Kortex beziehungsweise das Verstehen und Wiedergeben des Gehörten eine Rolle. Die Parameter der Herzfrequenzvariabilität verändern sich signifikant durch Hören bei verschiedenen Schalldruckpegeln und schriftliches Wiedergeben von Sprachmaterial. Es bedarf jedoch weiterer Untersuchungen, um die genauen Zusammenhänge näher zu untersuchen sowie die verschiedenen Einflussfaktoren, die eine Rolle spielen, zu definieren., Heart rate variability (HRV) is defined as the fluctuations in the heart rate which occur physiologically from beat to beat. As a non-invasive method, the measurement of HRV is used in various areas to assess the condition of the autonomic nervous system. The aim of this thesis was to investigate the influence of different auditory situations on the HRV and to draw indirect conclusions about the listening effort. The Freiburg speech intelligibility test was performed in three different sound pressure levels, namely 20 dB (SPL), 40 dB (SPL) and 70 dB (SPL). The heart activity was recorded using a training computer with pulse measurement via a chest strap. Spectral analysis of the RR intervals was performed using Kubios HRV software. The mean heart rate, the SDNN, the RMSSD and the LF/HF ratio were used for the evaluation. The results obtained do not correspond to those of a classical stress reaction, but suggest a co-activation of the sympathetic and parasympathetic nervous system. Possibly, not so much the stress reaction but rather more complex processes, such as the processing of the acoustic stimuli in the cortex or the understanding and reproduction of what is heard, play a key role in the change of the HRV parameters. The parameters of heart rate variability significantly change by hearing at various sound pressure levels and by written reproduction of speech material. However, further research is needed to study the exact relationships and to define the diverse influencing factors that play a role.

Wir untersuchten die Migränesymptomatik und Veränderungen der HRV über einen zehnwö-chigen Trainingszeitraum bei 28 Migränepatienten, die dreimal wöchentlich aerobes Ausdau-ertraining in Form von Walking oder Jogging betrieben. Eine vermutete Überlegenheit des Joggings bezüglich Linderung der Migränebeschwerden und Zunahme der Aktivität des ANS konnten wir nicht bestätigen. Es zeigten sich sogar ver-besserte HRV-Werte und eine stärkere Abnahme der Migräneanfälle, -tage und -stunden bei der Walkinggruppe. Der Zusammenhang zwischen HRV und Besserung der Migränesymptomatik zeigt zwar sig-nifikante positive Korrelationen für verschiedene Parameter der HRV, jedoch zeigen sich auch insignifikante negative Korrelationen, sodass kein HRV-Parameter als Marker für die Schwere der Migräneerkrankung eindeutig zu benennen ist.

Die Messung der Herzfrequenzvariabilität (HRV) stellt ein sensitives Verfahren dar, um die Aktivität des autonomen Nervensystems zu erfassen. Die HRV beschreibt die sich ständig wechselnden zeitlichen Unterschiede aufeinanderfolgender Herzschläge und unterliegt vor allem der Steuerung des sympathischen und des parasympathischen Nervensystems. Die Ermittlung der HRV erfolgt über Kurz- und Langzeit-EKG-Aufzeichnungen. Störungen in der autonomen Kontrolle wurden mit vielen Krankheiten, v.a. mit einem erhöhten Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen, in Verbindung gebracht. Die Imbalance des autonomen Nervensystems, welche durch eine Hyperaktivität des sympathischen Nervensystems und einer verminderten Aktivität des parasympathischen Nervensystems charakterisiert ist, könnte einer der entscheidenden Faktoren sein, welcher zu einer erhöhten Morbidität und Mortalität von kardiovaskulären Erkrankungen führt. Ob diese Störungen in der autonomen Kontrolle zudem auch eine wichtige Rolle für das gehäufte Auftreten kardiovaskulärer Erkrankungen bei kleinwüchsigen Menschen einnehmen, ist Gegenstand heutiger Forschung. Für ein besseres Verständnis der Verbindung zwischen Körpergröße und kardiovaskulärem Risiko wurden in dieser Arbeit HRV-Analysen aus 24h-Langzeit-EKG-Aufzeichungen ausgewertet. Die Herzfrequenzvariabilität von 30 kleinwüchsigen Kindern (MWAlter = 6,3 ± 3,6 Jahre), darunter 17 ehemalige hypothrophe Neugeborene (sog. „Small for gestational age“, SGA), 11 Kinder mit einer konstitutionellen Entwicklungsverzögerung (KEV) und 2 Kinder mit einem nachgewiesenen idiopathischen isolierten Wachstumshormonmangel (Growth hormone deficiency, GHD) wurden hierfür mit einer Kontrollgruppe von 121 normwüchsigen und herzgesunden Kindern verglichen. Zusätzlich wurde die HRV von 30 Kindern unter langjähriger Wachstumshormontherapie (MWAlter = 10,8 ± 3,7 Jahre), darunter 20 Kinder mit einer GHD und 10 SGA-Kinder, mit dieser Kontrollgruppe verglichen, um den Einfluss einer Substitutionstherapie auf das autonome Nervensystem zu ergründen. Es zeigte sich, dass kleinwüchsige Kindern ab einem Alter von 9 Jahren eine signifikant herabgesetzte Herzfrequenzvariabilität haben. Die SDNN (Standard deviation of normal RR-intervals) als Maß der Gesamtvariabilität und die vagal modulierten HRV-Parameter RMSSD (Root mean squared of successive difference) und pNN50 (Percent NN differences over 50 ms) waren signifikant erniedrigt. Zudem zeigte sich bei diesen Kindern eine signifikant erhöhte Herzfrequenz bei Tag und Nacht. Kleinwüchsige präpubertäre Kinder unter 9 Jahren zeigten dagegen keine Veränderungen der HRV und der Herzfrequenz im Vergleich zur Kontrollgruppe. Eine Therapie mit Wachstumshormonen bei Kindern mit einem idiopathischen isolierten Wachstumshormonmangel und SGA-Kindern ohne Aufholwachstum scheint dagegen keinen Einfluss auf die Herzfrequenzvariabilität zu haben. Diese blieb trotz Substitutionstherapie auch weiterhin erniedrigt. Durch die Aufzeichnung von 24h-Langzeit-EKGs und anschließender HRV-Analyse während eines Clonidin-Wachstumshormonstimulationstests bei kleinwüchsigen Kindern sollte zudem die Rolle des zentralen α2-Adrenorezeptors in der Pathogense des Kleinwuchses untersucht werden. Erstaunlicherweise kam es nur bei den Kindern mit einer konstitutionellen Entwicklungsverzögerung (KEV) zu einem erwarteten signifikanten Anstieg der vagal modulierten HRV-Parameter sowie zu einem Absinken des sympathisch modulierten HRV-Parameters LFn. Kinder mit einer GHD zeigten weder einen adäquaten Anstieg der Wachstumshormon-Ausschüttung noch eine Reaktion des sympathischen und des parasympathischen Nervensystems auf die Clonidingabe. Bei den SGA-Kindern konnte nur ein Anstieg der vagal modulierten Parameter, nicht jedoch ein Abfall der sympathisch modulierten Parameter, gemessen werden. Es muss daher davon ausgegangen werden, dass der zentrale α2-Adrenorezeptor eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Kleinwuchses, zumindest bei Kindern mit einem idiopathischen Wachstumshormonmangel und evtl. auch bei SGA-Kindern, einnimmt., The measurement of heart rate variability (HRV) poses a sensitive method to detect the activity of the autonomous nervous system. HRV describes the constantly changing chronological difference of successive heart beats and is especially subject to the regulation of the sympathetic and parasympathetic nervous system. The detection of HRV is done using short-term ecg and holter monitoring. Disorders of autonomous regulation are associated with many diseases, especially with those with an increased risk for cardiovascular illnesses. The imbalance of the autonomous nervous system which is characterized by a hyperactivity of the sympathetic nervous system and a decreased activity of the parasymypathetic system could be one of the critical factors which leads to an increased morbidity and mortality in cardiovascular illnesses. Whether these disorders in the autonomous control also have an important role in the heaped occurrence of cardiovascular illnesses in people of short stature is the subject of current research. To gain a better understanding of the connection between body size and cardiovascular risk this thesis evaluated HRV-analyzes in recorded 24h holter monitoring. The HRV of 30 children of short stature (MVage=6,3 ± 3,6 years), including 17 former hypotrophic newborns (so called „small for gestational age“, SGA), 11 children with constitutional growth delay (CGD) and 2 children with proven idiopathic isolated growth hormone deficiency (Growth hormone deficiency, GHD) was compared to a control group of 121 heart healthy children of moderate stature to discover the influence of a substitute therapy on the autonomous nervous system. It was found that children with short stature as of the age of 9 have a significantly reduced heart rate variability. The SDNN (Standard deviation of normal RR-intervals) as a measurement of total variability and the vagal modulated HRV-Parameter RMSSD (Root mean squared of successive difference) and pNN50 (percent NN differences over 50 ms) were significantly lowered. Additionally it was found that these children had significantly raised heart rates during the day and at night. Prepubertal children of short stature under the age of 9 showed no changes in HRV and heart rate compared to the control group. A therapy with growth hormones for children with idiopathic isolated growth hormone deficiency and SGA-children without catch-up growth doesn’t seem to have an influence on heart rate variability. Despite replacement therapy theses children had a lowered heart rate variability. The role of the central α2-adrenal receptor in the pathogenesis of short stature was examined through holter monitoring and subsequent HRV-analysis during a clonidin growth hormone stimulation test on children of short stature. Astonishingly only children with constitutional growth delay (CGD) showed the expected significant rise of vagal modulated HRV parameters as well as the fall of the sympathetic modulated HRV parameter LFn (normalized Low Frequency Power). Children with GHD showed neither a rise of growth hormone nor a reaction of the sympathetic or parasympathetic nervous system after the administration of clonidin. SGA-children only showed a rise of parameters of vagal modulation but not a fall of sympathetic modulated parameters. It is therefore to be assumed that the central α2-adrenal receptor plays an important role in the genesis of short stature, at least in children with idiopathic growth hormone deficiency and possibly in SGA-children.

Die Therapie akuter Schmerzen ist insbesondere bei Kindern essenziell um u.a. Stress zu vermeiden, die postoperative Erholungsphase nicht zu verlängern und ein optimales Outcome zu erreichen. Schmerz ist jedoch, vor allem im pädiatrischen Setting, nur in begrenztem Ausmaß messbar. Häufig werden daher Indikatoren einer autonomen Sympathikusaktivierung genutzt um Schmerz zu quantifizieren - diese Parameter sind jedoch wenig validiert. Ziel dieser prospektiven Studie war die Untersuchung hämodynamischer Messmethoden, der Atemfrequenz und Parametern der Herzfrequenzvariabilität als Indikatoren einer sympathogenen Aktivierung zu ihrer Fähigkeit postoperativen Schmerz bei Kindern im Alter von 1-16 Jahren zu erfassen. Nach Genehmigung durch die Ethikkommission und Einverständnisses des Kindes bzw. der Erziehungsberechtigten wurden postoperative Schmerzen im Aufwachraum bei 150 Kindern aus 3 Altersgruppen gemessen. Als Standard wurden altersentsprechende, subjektive Schmerzskalen verwendet (1-3J.: Face Legs Activity Cry Consolability Skala, 4-7J.: Revised Faces Pain Skala, 8-16J.: Numerische Rating Skala), alle 0-10 Skalenpunkte. Zeitgleich wurden Parameter der Herzfrequenzvariabilität [MemCalc, Tarawa Suwa Trust, Tokyo, Japan: Low Frequency, High Frequency, Low Frecuency/High Frequency Ratio, Ultra Short Entropy] sowie mittlerer arterieller Blutdruck, Herzfrequenz und Atemfrequenz bestimmt. Insgesamt wurden 386 Messzeitpunkte von 150 Kindern analysiert. Kontrastierend Schmerzen von 4-10 vs. 0-3 Skalenpunkten ist über das gesamte Patientenkollektiv ein Trend zu höherer Low Frecuency/High Frecuency Ratio und Herzfrequenz, höherem mittleren arteriellen Blutdruck und niedrigerer Ultra Short Entropy zu beobachten - allerdings ohne statistische Signifikanz und mit insgesamt geringen, klinisch nicht relevanten Unterschieden (z.B. mittlerer arterieller Blutdruck 84 vs. 81 mmHg). Unterschiede zwischen Zeitpunkten von Schmerzen mit 4-10 vs. 0-3 Skalenpunkten in einzelnen Altersgruppen betrachtend, wurden bei 4-7-jährigen Kindern ebenfalls keine signifikanten Unterschiede bzgl. der untersuchten Parameter beobachtet. Bei 8-16-jährigen führte stärkerer Schmerz zu signifikant höherem mittleren arteriellen Blutdruck und Low Frecuency/High Frecuency Ratio, sowie zu niedrigerer Ultra Short Entropy (47,9 vs. 51,8; p $\leq$0,05). Letzterer Unterschied konnte auch in der in der Gruppe der 1-3-jährigen beobachtet werden, daneben eine signifikant höhere Herzfrequenz. Im Allgemeinen werden Schmerzskalen in der Praxis indes nicht für einen Vergleich zwischen Patienten genutzt, sondern die individuelle Tendenz analysiert. Gleichermaßen betrachtet der betreuende Arzt Veränderungen der hämodynamischen und respiratorischen Parameter im Verlauf und nicht isoliert die Richtwerte der Altersgruppen. Über 50\% suggerierten in der intraindividuellen Analyse trotz Schmerzzunahme Herzfrequenz, Atemfrequenz und Low Frecuency/High Frecuency eine Stagnation oder sogar Abnahme des Schmerzniveaus oder umgekehrt. Der Ultra Short Entropy folgend steigt dieser Anteil sogar über 95\%. Bei dem mittleren arteriellen Blutdruck liegt er bei einem Drittel der Patienten. Die Ergebnisse widersprechen der Theorie einer klinisch relevanten schmerzgetriggerten sympathischen Stressreaktion zumindest im akut postoperativen Kontext. Vielmehr stellt die Abwesenheit von Symptomen dieser Stressantwort keineswegs das Nicht-Vorhandensein signifikanter Schmerzen sicher. Die klinische Gepflogenheit, solche Symptome zur Quantifizierung von Schmerzen zu verwenden wird daher durch unsere Daten nicht gestützt.

Sporttauchen gewinnt zunehmend an Popularität. Es hat sich von einer Nischensportart zu einer Breitensportart aller möglicher Altersklassen entwickelt. Die vorgelegte Studie untersuchte die Sympathikus-/ Parasympathikusaktivierung beim Presslufttauchen. Durch die Untersuchung der Aktivität des vegetativen Nervensystems sollten der Taucherreflex, sowie der Stress beim Tauchen untersucht werden. In der Studie wurden Tauchanfänger mit fortgeschrittenen Tauchern verglichen. Die Probanden absolvierten zwei Hallenbadtauchgänge in der Universitätsschwimmhalle in Kiel und einen Freiwassertauchgang im Plöner See. Der erste Hallenbadtauchgang bestand aus „Knien unter Wasser“ und „Tauchen im Kreis“. Der zweite Hallenbadtauchgang bestand aus „Knien unter Wasser mit abgedunkelter Maske“, „Tauchen im Kreis mit abgedunkelter Maske“ und „Tauchen im Kreis ohne Maske“. Der Freiwassertauchgang fand im Plöner See auf 15m Tiefe bei 10°C Wassertemperatur statt. Tauchen mit „abgedunkelter Maske“ und „ohne Maske“ wurde als Stressor angenommen. Während aller Tauchgänge wurde ein Langzeit EKG aufgezeichnet, aus welchem die Aktivität des Sympathikus und Parasympathikus mittels Herzfrequenzvariabilitätsanalyse (HRV) ermittelt wurde. Bei der HRV unterscheidet man eine hochfrequente (HF) von einer nieder-frequenten (LF) Komponente, wobei die HF eher den Parasympathikus und die LF eher den Sympathikus abbildet. Die LF/HF Ratio ist somit ein Indikator für den Shift in Richtung Sympathikus bzw. Parasympathikus. Als Vergleichswert wurde vor den Hallenbadtauchgän-gen ein Ruhe EKG im Sitzen mit HRV-Analyse abgeleitet. Des Weiteren wurden vor und nach den Tauchgängen Urin- und Speichelproben zur Bestimmung der Stressmarker Cortisol, Chromogranin A und Metanephrine abgegeben. Beim „Knien unter Wasser“ zeigte sich bei beiden Versuchsgruppen ein Anstieg der LF und noch ausgeprägter der HF. Bei den Anfängern lag die LF/HF Ratio signifikant niedriger als bei den Fortgeschrittenen. Somit scheinen beim Tauchen sowohl der Sympathikus als auch der Parasympathikus aktiviert zu werden, wobei der Parasympathikus dominiert. Letzterer wird wahrscheinlich durch den Taucherreflex aktiviert. Beim „Tauchen mit abgedunkelter Maske“, „Tauchen ohne Maske“ und im Freiwassertauchgang zeigten sich die niedrigsten LF/HF Werte, und auch die Cortisol-, Chromogranin-A- und Metanephrinwerte änderten sich im Vergleich zum Ruhewert nicht signifikant. Somit stellten diese Tauchabschnitte entgegen den Erwartungen keinen wesentlichen messbaren Stress dar. Stattdessen scheinen Dunkelheit, direkter Kontakt der Gesichtshaut mit Wasser und Kälte parasympathische Reize darzustellen, die die physiologische Sympathikusaktivierung überla-gern und Teil des Taucherreflexes sind. Bei den Anfängern lagen bei den Abschnitten mit starken parasympathischen Reizen die LF/HF Werte signifikant niedriger als die der Fortgeschrittenen. Somit scheint die parasympathische Aktivierung bei den Anfängern deutlich ausgeprägter als bei den Fortgeschrittenen zu sein. Dies lässt vermuten, dass mit zunehmender Taucherfahrung eine Habituation an den Taucherreflex eintritt.

Hintergrund: Autonome Antworten auf Weckreize, also Arousalreize, und emotionale Reize verändern sich mit dem Alter der Person. Altersabhängige autonome Antworten auf den Beginn von Musik nach Ruhe wurden bislang nicht untersucht. Zielsetzung dieser Arbeit: Es sollte geprüft werden, ob sich die kardiovaskulären autonomen Antworten auf den Beginn von Musik zwischen jungen und älteren gesunden Hörern als Antwort auf „entspannende“ oder „aggressive“ Musik unterscheiden. Methoden: Wir zeichneten bei jeweils 10 jungen gesunden (Durchschnittsalter 22,8 ± 1,7 Jahre) und 10 älteren gesunden Probanden (Durchschnittsalter 61,7 ± 7,7 Jahre) die Atemfrequenz (RESP), RR-Intervalle (RRI) im Elektrokardiogramm (EKG), systolische und diastolische Blutdruckwerte (BPsys, BPdia) während einer Ruhemessung und unmittelbar nach Beginn von zwei „entspannenden“ und zwei stimulierenden, „aggressiven“ klassischen Musikstücken auf. Wir berechneten bei den jungen und älteren Zuhörern während 30 Sekunden Ruhe vor den Musikstücken und während der ersten 30 Sekunden nach Beginn der Musik die durchschnittliche Atemfrequenz, RRIs, Blutdruckwerte und die spektralen Leistungen der vorwiegend sympathisch vermittelten,sogenannten low-frequency Modulation (LF: 0,04-0,15 Hz) und der parasympathisch vermittelten sogenanntenhigh-frequency Modulation (HF: 0,15-0,5 Hz) der RR-Intervalle, die sogenannte RRI-LF/HF-Ratio als Maß für die sympathischparasympathische Balance, die aus der Summe von LF-und HF-Leistungen errechnete Gesamtleistung der RRI Modulation (TP-RRI) als Maß für die autonome Gesamtmodulation und die sympathisch vermittelten Leistungen der Blutdruckmodulation im LF-Bereich. Diese Werte wurden zwischen den Gruppen, sowie vor und nach Beginn der Musik mittels Varianzanalyse und post-hoc Analyse verglichen. Signifikanz wurde für p-Werte

Als Herzfrequenzvariabilität (HRV) wird die Frequenzänderung zwischen den einzelnen Herzaktionen bezeichnet. Da das autonome Nervensystem – vor allem über die respiratorische Sinusarrhythmie – einen großen Einfluss auf die HRV hat, kann umgekehrt von der HRV auf den aktuellen Zustand des autonomen Nervensystems rückgeschlossen werden. So ist bekannt, dass anhand der HRV Aussagen über die Prognose kritisch kranker Patienten auf Intensivstationen getroffen werden können. Aber auch körperliche und mentale Belastung verändern die HRV messbar. Mit dem Ziel, den Einfluss anspruchsvoller Hörsituationen auf die HRV zu untersuchen, wurden bei 20 Probanden Sprachtests (Freiburger Einsilber) mit verschiedenen Schalldruckpegeln durchgeführt. Vor und während den Sprachtests erfolgte die Aufzeichnung eines EKG, aus dem verschiedene Komponenten der HRV berechnet wurden. Es zeigte sich, dass anspruchsvolle Hörsituationen die HRV beeinflussen. Komponenten der HRV ändern sich sowohl mit steigender Schwierigkeit des Sprachtests, als auch gegenüber einem Ruheintervall signifikant. Die Messung der HRV scheint deshalb eine Möglichkeit, Höranstrengung objektiv messbar zu machen., Heart rate variability (HRV) describes a change in frequency between adjacent heart beats. The autonomic nervous system has a big influence on heart rate variability, especially through respiratory sinus arrythmia, which means that with heart rate variability a conclusion can be drawn about the condition of the autonomic nervous system. It is known that statements on the basis of HRV can be made about the prognosis of severely sick patients on intensive care unit. Physical and mental burden also quantifiably change the HRV. With the aim to investigate the influence of demanding hearing situations on HRV, a language test (Freiburger Einsilber) with different sound pressure levels was carried out on 20 test persons. Before and during the language test an ECG was recorded, from which different components of the HRV could be calculated. It could be shown that demanding hearing situations influence the HRV. Components of HRV change significantly with increased level of difficulty of the language test and also compared to base level. The measure of HRV seems to be a possibility to make the effort of hearing objecitvely measurable.

Ambulantes Monitoring nutzt elektronische Geräte um u.a. physiologische Daten von Probanden im Tagesverlauf zu beobachten. Ziel unserer Studie war es, Schüler besser in der Schule monitoren zu können. Dazu haben wir folgende verschiedene Fragestellungen im Labor bearbeitet um die Interpretation zukünftiger im Feld gewonnener Daten zu erleichtern: 1. Verhält sich die Herzrate (HR) bei Bewältigung verschiedener Aufgaben annähernd additiv? 2. Hat eine Armbewegung Einfluss auf die HR? 3. Wie verhält sich die Additional Heart Rate (AHR) beim Anschauen von unterschiedlichen Filmen? 4. Beeinflusst kognitive Aktivität die Herzratenvariabilität (HRV) und welche Störvariablen sind relevant? Probanden waren je 20 Schülerinnen und Schüler im Alter von 14 - 15 Jahren. Diese schauten sich jeweils einen neutralen und einen positiven oder negativen Film an. Es folgten 3 Messungen mit zusätzlich kognitiver und/oder körperlicher Aktivität. Während des gesamten Versuchs wurden mit Hilfe eines Elektrokardiogramms, Bewegungssensoren und dem FMS (Freiburger Monitoring System) die HR, die Aktivität, die AHR und das MQSD (Mittleres Quadrat sukzessiver Differenzen) als Maß der HRV aufgezeichnet. Als Ergebnisse waren zu erkennen: 1. Die HR verhielt sich bei Bewältigung der verschiedenen Aufgaben annähernd additiv. 2. Die Armbewegung hatte keinen signifikanten Einfluss auf die HR. 3. Die AHR war beim neutralen Film höher als bei positiven oder negativen Film. Die Aufregung der Probanden zu Beginn unserer Messung war so groß, dass die Emotionen, welche durch den Film ausgelöst werden sollten, überdeckt wurden. 4. Der MQSD zeigt, dass die Gesamtbeanspruchung des Individuums abnimmt, wenn gerechnet wird. Dies steht im Einklang mit den Ergebnissen aus verschiedenen anderen Studien, die die praktische Anwendbarkeit des MQSD als Marker für die HRV bereits anzweifelten. Diese Messung wird durch leichte körperliche Aktivität aber nicht durch Emotionen gestört.

1.1.1 Hintergrund und Ziele Die Impfstudie untersucht den Einfluss der Befindlichkeit auf den Titeranstieg nach der Hepatitis-B-Impfung. Das Ziel der Studie ist es, die Hypothese zu prüfen, dass psychische und physische Belastungen eine körperliche Abwehrschwäche bewirken, die zu einem fehlenden bzw. nicht ausreichenden Titeranstieg nach erfolgter Immunisierung führt. 1.1.2 Methoden Insgesamt wurden 71 Medizinstudenten in einem Alter zwischen 19 und 43 Jahren in die Studie eingeschlossen. Durch eine vorangehende Blutuntersuchung wurde eine bereits vorhandene Infektion ausgeschlossen. Während den einzelnen Impfzeitpunkten wurde die jeweilige psychische Belastung der Studenten anhand standardisierter Fragebögen (Erholungs-Belastungs-Fragebogen, WHO-5, Beschwerdenliste von Zerssen) gemessen. Zusätzlich wurden erstmals bei einer derartigen Fragestellung, mit Hilfe des objektiven Verfahrens der Herz-Frequenz-Variabilitätsmessung (HRV-Messung), Untersuchungen während drei verschiedener Situationen (Entspannung, Taktatmung und Rechenaufgaben) durchgeführt. Im Abstand von 6 - 8 Wochen nach vollständiger Immunisierung erfolgte die Kontrolle des Impferfolges mittels der Bestimmung des Antikörpertiters. 1.1.3 Ergebnisse und Beobachtungen Es wurde geprüft, ob die Ergebnisse der verwendeten Methoden miteinander korrelieren und ob sich ein Einfluss auf die Höhe des Antikörpertiters nach abgeschlossener Grundimmunisierung nachweisen lässt. Hervorzuheben war die gute Reproduzierbarkeit der Daten zu den einzelnen Impfzeitpunkten mittels der Methode der Herz-Frequenz-Variabilitäts-Messung. Die Daten der HRV-Messung der 1. Impfung korrelierten hochsignifikant mit den Daten der 2. und 3. Impfung. Die Ergebnisse der durchgeführten Messungen hatten jedoch keinen signifikanten Einfluss auf die Höhe des Antikörpertiters nach der Impfung. Wesentliche Einflussfaktoren auf die Titerhöhe nach abgeschlossener Grundimmunisierung waren die Art des verwendeten Impfstoffes, sowie Alter und Geschlecht der Probanden. 1.1.4 Praktische Schlussfolgerung Abschließend betrachtet konnte die aufgestellte Hypothese mit dem genannten Studiendesign bei den durchweg jungen und gesunden Probanden nicht bestätigt werden. In der Zusammenschau der Ergebnisse und im Vergleich mit anderen Studien kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass psychische und physische Belastungen einen Immunmodulator darstellen und somit Auswirkungen auf den Impferfolg haben. Die psychischen Belastungen im Rahmen des Studiums reichen bei den von uns untersuchten Probanden aber nicht aus, um den Impfstatus negativ zu beeinflussen. 1.2.1 Background This study investigates whether the mental and physical condition of humans influences the immune response to a Hepatitis B vaccination program. The aim of the study is to verify the hypothesis that mental and physical stress lead to a weakened immune system, which results in a lack of or at least a reduced raise in antibody titres after the immunisation. 1.2.2 Methods 71 medical students aged 19 – 43 participated in this study. They had tested negative for Hepatitis B antibodies in a blood sample taken before the study. At each injection of the Hepatitis B vaccine the participants had to answer standardized psychosomatic questionnaires (EBF 72/3, WHO-5 wellbeing score, Von Zerssen complaints list). For the first time within such a study the method of measurements of Heart-Rate-Variability (HRV) was additionally employed. HRV was used during three different situations: relaxation, metronomic breathing and mental stress. Antibodies against Hepatitis B surface antigen were determined six to eight weeks after the completion of the Hepatitis B vaccination. 1.2.3 Results The study determines whether the results of the applied methods correlate with each other and if there is an influence on the antibody status after the Hepatitis B vaccination. It has to be highlighted that the data from the separate vaccinations was consistently reproducible with the HRV method. The data of the HRV method of the first vaccinations correlated significantly with the data of the second and third vaccination. The results of the measurements however did not have a significant influence on the level of antibody titres after the vaccination. Neither the results of the HRV method nor of the psychosomatic questionnaires were significantly associated with antibody status in the recently vaccinated group. Factors that considerably influenced the level of antibody titres were the type of vaccination used and the age and sex of the participants. 1.2.4 Conclusion The initial hypothesis could not be proven with the design of this study and within the group of young and healthy participants of the study. In view of other studies it cannot be excluded though, that mental and physical stress can have an influence on the success of a vaccination. The mental stress within this study seems not to have been strong enough to negatively influence the vaccination success of the participants.

Die Messung der Herzfrequenzvariabilität ist eine nichtinvasive Methode um den Zustand des autonomen Nervensystems zu beurteilen. Mit Hilfe eines EKGs kann die Variabilität der Herzfrequenz gemessen und Computer gestützt ausgewertet werden. Ergebnis dieser Auswertung ist ein Power Spektrum mit verschiedenen Frequenzbereichen zwischen 0,003 und 0,4 Hz. Der niedrige Frequenzbereich bildet Einflüsse von Parasympathikus und Sympathikus ab, der hohe Frequenzbereich den alleinigen Einfluss des Parasympathikus. Als kennzeichnende Größe für das Verhältnis von parasympathischer zu sympathischer Aktivität gilt der Quotient aus niedrigem und hohem Frequenzbereich. Bei Patienten, die sich einer Spinalanästhesie unterziehen mussten, konnte in Vorarbeiten ein Grenzwert für diesen Quotienten ermittelt werden. Eine LF/HF ≥ 2,5 vor Durchführung der Spinalanästhesie (entsprechend einer erhöhten sympathischen Aktivität), war dabei mit dem Risiko vergesellschaftet, arterielle Hypotonien nach Durchführung einer Spinalanästhesie zu entwickeln. Bisher liegen keine evidenzbasierten Daten vor, ob Vasopressoren- oder Volumen-gabe zur Prophylaxe von Blutdruckabfällen bei Einleitung einer Allgemeinanästhesie geeigneter ist. Es wurde die standardisierte Infusion eines Vasopressors zur Prophylaxe einer arteriellen Hypotonie eingesetzt und mit dem Blutdruckverhalten einer Kontrollgruppe verglichen. Nach Genehmigung des Antrages durch die Ethikkommission wurden 98 Patienten in die Untersuchung eingeschlossen. Anhand des LF/HF-Quotienten erfolgte eine Randomisierung in drei Gruppen. Patienten der Kontrollgruppe hatten als Ausgangswert einen LF/HF-Quotienten von < 2,5, die Patienten der pathologischen Kontrollgruppe von ≥ 2,5, ebenso die Patienten der Therapiegruppe. Diese erhielten während der gesamten Anästhesieeinleitung körpergewichtsadaptiert Noradrenalin (Arterenol®, 0,03 μg/kg/min). In der Kontrollgruppe traten bei 5 Patienten arterielle Hypotonien auf und 25 Patienten erhielten Noradrenalin. In der pathologischen Kontrollgruppe traten bei 6 Patienten arterielle Hypotonien auf und 27 Patienten erhielten Noradrenalin. Zwischen den Gruppen bestand kein Unterschied zwischen niedrigstem systolischen Blutdruck, Anzahl der Patienten mit einer arteriellen Hypotonie, durchschnittlicher Noradrenalingabe und der Anzahl der Patienten, die dieses erhielten. Der durchschnittliche Noradrenalinverbrauch in der Therapiegruppe war gegenüber Gruppe 1 und 2 signifikant höher. In dieser Gruppe traten keine arteriellen Hypotonien auf. Der Blutdruckabfall in Gruppe 3 war signifikant niedriger als in den beiden Kontrollgruppen. Aus den Untersuchungen geht hervor, dass mit der körpergewichtsadaptierten Noradrenalingabe von 0,03 μg/kg/min eine Dosierung gewählt wurde, die geeignet ist, bei Einleitung einer Allgemeinanästhesie einen Blutdruckabfall zu verhindern, ohne zu arteriellen Hypertonien zu führen. Der LF/HF-Quotient sowie die Total Power waren bei kardiovaskulären Risiko-patienten nicht geeignet, Patienten zu identifizieren die nach Einleitung eine arterielle Hypotonie entwickelten. Offensichtlich sind Vorerkrankungen und Dauermedikation der Patienten mit kardio-vaskulären Risikofaktoren einflussreicher als bisher angenommen

Zielsetzung: Ziel der Studie war es den Einfluss einer sportmedizinischen Intervention auf die Herzfrequenzvariabilität (HFV), den Lipidstoffwechsel und die Ausdauerleistungsfähigkeit adipöser Soldaten zu bestimmen. Methodik: 43 adipöse Bundeswehrsoldaten mit einem Altersdurchschnitt von 42,4J absolvierten ein dreiwöchiges sportmedizinisches Programm. Im Anschluss daran erfolgte ein einjähriges freies Training. 49 normgewichtige Probanden galten als Kontrolle. Ergebnisse: Drei Wochen Training führte zu einer Zunahme der Gesamt- und Kurzzeitvariabilität, sowie der ergometrischen Leistungsparameter und zu einer Reduktion der Lipidwerte. Nach einem Jahr erweisen sich die Effekte auf den Lipidstoffwechsel als rückläufig. Sonstige Parameter bleiben auf hohem Niveau konstant. Diskussion: Regelmäßige körperliche Aktivität hat weiteichenden Einfluss auf die HFV, den Lipidstoffwechsel und ergometrische Leistungsparameter adipöser Soldaten.

Das Bronchialkarzinom stellte im Jahr 2004 die häufigste Krebsneuerkrankung in Europa dar. Die Mortalität konnte trotz innovativer Behandlungsmethoden, die sich zum Beispiel durch den Einsatz der Tyrosinkinasehemmer ergeben haben, nicht entscheidend gesenkt werden. Aufgrund fehlender Screeningmethoden und unspezifischer Frühsymptome wird die Erstdiagnose häufig in einem bereits fortgeschrittenen Erkrankungsstadium gestellt. Aus diesem Grund müssen sich die älteren und oftmals multimorbiden Patienten immer unfangreicheren Behandlungen unterziehen, die sowohl erhebliche physische und psychische Schädigungen als auch Funktions- und Partizipationsstörungen mit sich bringen. Dieser Problematik wird mit einem strukturierten und von den Rentenversicherern qualitätsgestützten Rehabilitationsprogramm begegnet. Das Ziel der durchgeführten Studie lag in der Überprüfung der Effizienz einer stationären Rehabilitation bei Patienten mit Bronchialkarzinom. Des Weiteren wurde der Frage nachgegangen, ob die Lebensqualität mit dem funktionellen Status korreliert, oder ob Parameter dieser beiden Bereiche als voneinander unabhängige Erfolgsmaße angesehen werden müssen. Darüber hinaus wurde geprüft, welchen Einfluss die Faktoren Alter, Geschlecht und Motivation der Patienten auf das Outcome der Rehabilitation haben. Die Ergebnisse belegen einen deutlichen Zuwachs an körperlicher Leistungsfähigkeit und Lebensqualität im Verlauf der Rehabilitation. Ebenfalls wurden die Patienten durch die behandelnden Ärzte in ihrem körperlichen und sozialmedizinischen Status am Ende der Reha-Maßnahme erheblich höher eingeschätzt als zu deren Beginn. Diese Daten zeigen den Erfolg und die Bedeutung der Rehabilitation bei Patienten mit Bronchialkarzinom. Des Weiteren konnten, bei einer zwar insgesamt niedrigen Lebensqualität, signifikant positive Korrelationen von Lebensqualität und dem Ausmaß an Fatigue mit einigen funktionellen Parametern ermittelt werden. Sowohl die Leistung am Fahrradergometer, die zurückgelegte Strecke im 6-Minuten-Gehtest als auch die Lungenfunktionsparameter FEV1 und FVC gelten demnach als funktionelle Erfolgsmaße. Die Effizienz der Rehabilitation zeigte sich als unabhängig von Alter und Geschlecht der Patienten, was den Rückschluss zulässt, dass eine stationäre Rehabilitation bei älteren Patienten mit Bronchialkarzinom genauso sinnvoll und indiziert zu sein scheint wie bei jüngeren Patienten. Ein erheblicher Unterschied im Outcome konnte zwischen Patienten mit hoher bzw. geringer Motivation ermittelt werden. Diese Unterschiede sind sowohl in den funktionellen Parametern als auch in der Lebensqualität und dem Ausmaß an Fatigue zu erkennen. Eine gute Motivation gilt daher als Prädiktor für ein hohes Outcome der Rehabilitation., Rationale: 1. Does a standardized submaximal aerobic endurance training improve physiological parameters and quality of life after surgery/radiation therapy against lung cancer? 2. To find out if there was a correlation among the patients´ quality of life and their physical performance. Methods: 45 patients with lung cancer (WHO I-III after surgery and/or radiation treatment) entered a 28-day in-patient rehabilitation programme consisting of a standardized aerobic training programme (submaximal interval training on bicycle ergometer daily, 6 times a week, 30 min., heart rate adjusted). Functional status and the health-related quality of life as well as quality of life (QLQ-C30, QLQ-LC13, SF-36 and MFI-20) were examined at the beginning, within the rehab stay and at day 28. Results: A substantial increase of work performance (bicycle ergometry and the six-minute walking test) could be noticed. Pulmonary function (FEV1, FVC) and haemoglobin rose significantly. Also, heart rates at rest could be reduced and the heart rate variability (measure of efficacy of endurance training) could be raised significantly. Moreover, health-related quality of life significantly improved and fatigue declined. Although total quality of life was low, there were significant positive correlations between quality of life, the extent of fatigue and functional parameters (6-minute walking distance, bicycle performance as well as FEV1 and FVC). In addition, there were no age- or gender-dependent correlations with physical performance, quality of life and the extent of fatigue. Good motivation however, was found to be a predictor for a high rehabilitation outcome. Summary: Taken together, a standardized aerobic endurance training improves physiological and psychological parameters after surgery and/or radiation treatment for lung cancer. Future studies will compare this programme against a control group over a 6-month period.

Die sympathische Nervenaktivität ist bei chronischen niereninsuffizienten Patienten erhöht. Diese Untersuchung zeigt, dass sie sich in den ersten drei Monaten nach Nierentransplantation nicht normalisiert. Offensichtlich scheint nicht allein die Urämie für die erhöhte sympathische Nervenaktivität bei niereninsuffizienten Patienten verantwortlich zu sein. Die Immunsuppressiva CSA und FK 506 verursachen eine Erhöhung des art. Blutdrucks. Jedoch erhöht nur CSA, und nur bei Patienten mit normaler Nierenfunktion die sympathische Nervenaktivität. Der Mechanismus des Blutdruckanstiegs scheint sich nicht allein durch Aktivierung des Sympathikus zu erklären.

Barorezeptorsensitivität, Herzfrequenzvariabilität und Blutdruckvariabilität bei Patienten mit einem mild-moderaten Schlafapnoe Syndrom und bei gesunden Probanden Die Behandlung von Patienten mit einem mild-moderaten obstruktiven Schlafapnoe Syndrom (OSAS) wird von der klinischen Symptomatik und dem Herzkreislaufrisiko bestimmt. Wir konnten nachweisen, dass bei einem mild-moderaten OSAS unter der Beatmungstherapie neben der Beseitigung der nächtlichen Atmungsstörung auch eine Änderung der Mikrostruktur des Schlafes (Arousal) und der Müdigkeit am Tage zu verzeichnen ist. Das Herzkreislaufrisiko untersuchten wir anhand noninvasiver Parameter der sympathovagalen Balance. Dazu wurden die Herzfrequenzvariabilität (HRV), die Blutdruckvariabilität (BDV) und die Barorezeptorsensitivität (BRS) im Zeit- und Frequenzbereich bestimmt und diese Größen bei Patienten mit einem mild-moderaten OSAS im Vergleich zu gesunden Probanden als auch der Effekt einer CPAP-Therapie - im Schlaf als auch am Tage - analysiert. Bei gesunden Probanden fanden wir eine HRV- und BRS-Abnahme sowie eine BDV-Zunahme im REM- gegenüber dem NREM-Schlaf. OSAS Patienten haben im Vergleich zu Gesunden eine niedrigere BRS im NREM und eine erhöhte BDV sowohl im REM- als auch NREM-Schlaf. CPAP führt beim OSAS zu einer Abnahme der Herzfrequenz und Zunahme der BRS, vornehmlich im NREM Schlaf und bei zusätzlich bekannter Hypertonie. Die HRV nimmt ab und die BDV zu, jeweils unabhängig vom Schlafstadium bzw. einer bestehenden Hypertonie. Am Tage zeigt sich nur ein Kurzzeiteffekt hinsichtlich Zunahme der BRS und HRV. Dieser Effekt ist vom Ausmaß des OSAS und dem Vorhandensein einer Hypertonie abhängig und nach 4 Wochen Therapie nicht mehr nachweisbar. Untersucht man den Effekt der Beatmungstherapie auf HRV, BDV und BRS bei gesunden Probanden im Akutversuch, dann findet man eine Erhöhung des Blutdruckes bei Abnahme der Herzfrequenz und Zunahme der BRS. HRV, BDV und BRS als Parameter für das kardiovaskuläre Risiko zeigen nachweisbare Veränderungen bei Schlafapnoe Patienten, auch wenn nur ein mild-moderates OSAS vorliegt. Ein Therapieeffekt lässt sich anhand dieser Parameter auch nachweisen, wobei ein vorhandener Akuteffekt von Überdruckbeatmung auf HRV, BDV und BRS unabhängig von einem OSAS zu berücksichtigen ist., Baroreceptor sensitivity, heart-rate variability, and blood-pressure variability in patients with mild to moderate sleep apnoea syndrome, and in healthy controls The treatment of patients with mild to moderate obstructive sleep apnoea syndrome, OSAS, is determined by the clinical symptom complex and by the cardiovascular risk. In patients with mild to moderate OSAS who received therapy in the form of assisted ventilation, we succeeded in evidencing that it is possible to influence the microstructure of sleep (i.e., of arousal) as well as fatigue experienced during the day, in addition to eliminating nocturnal respiratory disturbance. We investigated the cardiovascular risk by examining non-invasive parameters for sympathovagal balance. Therefore we analyzed heart-rate variability (HRV), blood-pressure variability (BPV), and baroreceptor sensitivity (BRS) over time and frequency ranges in patients with mild to moderate OSAS, in comparison to healthy controls. We likewise assessed the effects of CPAP therapy on these parameters, both during sleeping as well as non-sleeping hours. Among healthy test subjects, we determined decreases in HRV and BRS, as well as increase in BPV, during REM sleep, in comparison to NREM sleep. In comparison to healthy controls, OSAS patients have lower BRS during NREM and increased BPV in both REM and NREM sleep. In OSAS patients, CPAP leads to a decrease in heart rate and increase in BRS, especially in NREM sleep and in patients for whom hypertension is also known. HRV diminishes and BPV increases, in both cases regardless of the sleep stage or presence or absence of hypertension. During the day, only a short-term effect becomes apparent with respect to increases in BRS and HRV. This effect depends on the extent of OSAS and on the existence of hypertension; after four weeks of therapy, the effect is no longer in evidence. Acute testing of the effect of assisted ventilation on HRV, BPV, and BRS among healthy controls discloses increase in blood pressure, accompanied by decrease in heart rate and increase in BRS. HRV, BPV, and BRS as parameters for cardiovascular risk reveal evidence of alterations in sleep-apnoea patients, even for those suffering only from mild to moderate OSAS. Therapeutic effects are also in evidence on the basis of these parameters, whereby an existing acute effect of positive-pressure ventilation on HRV, BPV, and BRS regardless of OSAS must also be taken into account.

Die Atmung und das Herz-Kreislauf-System interagieren als zwei in Reihe angeordnete funktionelle Einheiten. Die gleichsinnige Kontrolle beider Systeme bildet die Grundlage homöostatischer Bedingungen im Organismus. Neurophysiologische Studien geben Hinweise auf die Existenz eines gemeinsamen neuronalen kardiorespiratorischen Netzwerkes, welches im ventrolateralen Teil der Medulla oblongata gelegen ist. Da zentrale Mechanismen der Regulation einer direkten Untersuchung nicht zugänglich sind, erweisen sich die linearen und nichtlinearen Verfahren der Zeitreihenanalyse als hilfreich, um Erkenntnisse von der Arbeitsweise des kardiorespiratorischen Kontrollsystems zu gewinnen. Grundlage der Studie bildet eine Datenbank polygraphischer Messungen (einschließlich EKG, thorakales und abdominales Respirogramm, Elektrookulogramm und Aktogramm), die an 42 gesunden Kindern, 11 Mädchen und 31 Knaben im Alter von 12 bis 15 Jahren erhoben wurde. Die Messungen erfolgten über 24 Stunden hinweg, während folgender Vigilanzstadien: ruhiger Wachzustand, REM- und nonREM-Schlaf. Die spektralen Charakteristika der Herzfrequenzvariabilität wurden berechnet, um die sympatho-vagale Einflußnahme auf den Nodus sinusoidalis kennzeichnen zu können. Die lineare Intensität der kardiorespiratorischen Beziehung wurde aus den Kohärenzspektren abgeleitet. Um nichtlineares Verhalten erfassen zu können, wurden der größte Lyapunov-Exponent und die Korrelationsdimension der Herzfrequenz, sowie die Korrelationsdimension des Atemsignals bestimmt. Die Analyse der Herzfrequenzvariabilität ergab für die Gesamtleistung die höchsten Werte innerhalb der REM-Phasen, im Wachzustand lagen diese deutlich niedriger und während des nonREM-Schlafes waren sie am kleinsten. Dieses Verhalten wurde im wesentlichen bestimmt von Änderungen der Spektralleistung im niederfrequenten Bereich. Die Komplexität der Herzfrequenz, die sich mit der Korrelationsdimension schätzen läßt, zeigte eine deutliche Abnahme im Schlaf. Dagegen erwies sich der Lyapunov-Exponent als weniger sensitiv bezüglich der Vigilanz. Die kardiorespiratorische Kohärenz ließ eine strenge Abhängigkeit vom Vigilanzstadium erkennen mit hohen Werten im nonREM-Schlaf und dem Minimum innerhalb der REM-Phasen. Im Gegensatz zur Komplexität der Herzfrequenz erreichte die Komplexität der Atmung die niedrigsten Werte in den REM-Phasen. Mit den Ergebnissen der Spektralanalyse lassen sich vigilanzstadienspezifische Einstellungen in der vegetativen Kontrolle der Herzfrequenz abgrenzen. Die nichtlinearen Verfahren offenbaren niederdimensionale deterministisch-chaotische Strukturen der Herzfrequenz. Die Zahl unabhängiger Mechanismen, die Anteil an der kardiorespiratorischen Regulation haben, ist im Wachzustand am größten. Diese Änderungen lassen das Gesamtsystem in Abhängigkeit von der Vigilanz verschiedene Arbeitspunkte einnehmen., Breathing and blood flow interact as two, in series coupled units. To adapt heart beat and oxygen supply, a common coordination is required. Concluded from neurophysiological investigations, there is evidence for the existence of one cardiorespiratory network located in the ventrolateral part of the medulla. Since the physiological mechanisms inside the complex regulatory network are not readily accessible, linear and non-linear methods of time series analysis are a useful approach to investigate cardiorespiratory control. To study normal regulation, 42 healthy children, 11 girls and 31 boys (12-15 yr.), were investigated throughout 24 hours under different states of vigilance: wakefulness at rest, REM, and nonREM-sleep. All participants underwent polygraphic measurements, including ECG, thoracic and abdominal respirograms, electrooculogram, and actogram. To estimate the sympatho-vagal drive to the sinus node, the parameters of heart rate power spectra were calculated. The linear intensity of cardiorespiratory coupling was concluded from the coherence spectra. As to non-linear properties of heart rate, the largest Lyapunov exponents as well as the correlation dimension were determined. Similarly, the correlation dimension of the respiratory signals was evaluated. The total power of the heart rate spectrum was found to be greatest during REM, it decreased during wakefulness and was low in nonREM-sleep. These variations are mainly accounted for by low frequency power. The "complexity" of heart rate, as indicated by the correlation dimension, is diminished during sleep phases, whereas the Lyapunov exponents are less affected. The cardiorespiratory coherence is strongly modulated by vigilance with an increase during nonREM and lowest values during REM. The complexity of respiration was also affected by vigilance. A different behavior of heart rate complexity was found during REM-phases. Concluded from spectral analysis, a specific setting of autonomic heart rate regulation for each vigilance stage can be suggested. A low dimensional deterministic chaos is present in heart rate time series. More independent control loops were found to be active during wakefulness. Revealed by parameters of the non-linear dynamics, different stages of vigilance determine different operating points in the cardiorespiratory coordination.