A hierarchy of oscillators? Interaction between temperature regulation, respiratory sinus arrhythmia and blood pressure variability

Prosjektet undersøkte to viktige deler av sirkulasjonsregulerings mekanismer; 1) Hjernegjennomblødning i samspill mellom hjertet og lunger, og 2) Temperaturreguleringens rolle i kardiovaskulær kontroll. 1) Kan det optimale samspillet mellom pusting og hjerteslag gi bedre hjernegjennomblødning? Hjernegjennomblødning er viktig for å opprettholde vitale funksjoner. I denne delen av prosjektet gjennomførte vi tre forsøksserier. I den første serien utfordret vi hjernegjennomblødningen ved pusting med overtrykksventilasjon og endret sirkulasjonen ved å simulere redusert blodvolum. Vi observerte her at hos friske forsøkspersoner ble hjernegjennomblødningen redusert med 15% under forsøket. Vi så videre at variasjonen i hjertefrekvens var viktig for en stabil hjernegjennomblødning. Den andre forsøksserien i dette prosjektet viste at hjerneblodstrømmen er tett kontrollert ved økning i blodtrykk under statisk muskelarbeid. I den tredje forsøksserien ble hjerneblodstrømmen målt hos pasienter som gjennomgikk kikkhullsoperasjon for fjerning av galleblæren. Også hos pasienter falt blodstrømmen til hjernen sammen med fallet i hjertets minuttvolum. 2) Temperaturreguleringens samspill med andre kardiovaskulære kontrollsystemer er viktige for vitale funksjoner hos mennesker. Vi analyserer videre i prosjektet hvilken rolle temperaturreguleringen har sammenliknet med blodtrykkskontroll og pustekontroll. Vi har tatt i bruk helt nyutviklete analysemetoder som er egnet til å undersøke endringer i fluktuasjonsmønsteret i hudblodstrømmen. Temperaturreguleringen gir store svingninger i hudblodstrøm, men påvirker i liten grad de kardiovaskulære variablene.

Vi har hittil hatt 17 fulltekst-publikasjoner i internasjonale tidsskrift og vi har lagt fram resultater på et titalls internasjonale konferanser. Fortsatt er det to-tre artikler som kommer på et senere tidspunkt. Av funn har vi utvidet kunnskapen om kontroll av blodstrøm til hjernen. Vi har undersøkt både friske frivillige og pasienter, og fått klare holdepunkter for at hjertets minuttvolum er en viktig regulator av hjernens blodtilførsel. Dette jobber vi videre med i kommende studier hos friske mennesker, og det vil formidles til relevante kliniske miljøer. Vi har videre fått utvidet kunnskap om temperaturregulering ved endret blodstrøm til hender og føtter. Hos friske mennesker er det store endringer i blodtilførsel til huden i hender og føtter, mens vi fortsatt undersøker hvordan kontrollmekanismene påvirkes av temperaturendringer.

The homeostasis of an organism is maintained by several regulatory mechanisms, controlling blood pressure, respiration and temperature, to mention only a few. A proposed underlying cause of sudden unexplained deaths, is a conflict between regulatory mecha nisms. In the current project we will study interactions between thermoregulatory, respiratory and cardiovascular control systems in healthy humans. All these control systems show oscillatory activity that is evident in the response of skin circulation, respiratory pattern, arterial blood pressure and heart rate. The oscillations have different frequency ranges, but we believe they interact to stabilise the circulation. We hypothesise that the oscillatory regulatory systems for thermoregulation, respir ation, and the cardiovascular system form a hierarchical structure in healthy humans. We will study: A) the thermoregulatory effect on the respiratory and cardiovascular system, B) the interaction between respiratory-related heart rate variations and cere bral perfusion challenged by hypovolemia and postive pressure ventilation, and C) the skin blood flow fluctuations in newborns during reduced core temperature. We record and analyse variables in healthy humans. We hypothesise that thermoregulation is the most important regulatory system, and that respiratory and cardiovascular control are subordinate even within the thermoneutral zone. Maintaining homeostasis is vital to optimise the body for daily activities like breathing, standing and exercise. In pati ents, one or several mechanisms may be malfunctioning. The project will provide deeper understanding of brain-heart interactions, and may shed light on sudden unexplained deaths, which may result in conflict, rather than adaptation, between regulatory mec hanisms. Knowledge of regulatory control mechanisms in healthy humans is applicable to most patient groups, and advances in our understanding of such mechanisms will improve clinical practice.