Autonome Steuerung und Trainingsreflexe

Das autonome Nervensystem orchestriert die kardiovaskuläre Reaktion auf körperliche Betätigung. Ein Feed-Forward-Signal von höheren Gehirnzentren, als zentraler Befehl bezeichnet, und Feedback-Reflexe, die im arbeitenden Muskel und von arteriellen Drucksensoren ausgehen, bestimmen zusammen Herzfrequenz, Kontraktilität und Gefäßtonus. Diese Mechanismen erhöhen das Herzzeitvolumen, verteilen den Blutfluss neu und sichern den arteriellen Druck, wenn die Aktivität zunimmt.

Definition

Die autonome Steuerung der körperlichen Betätigung ist die Regulation von Herzfrequenz, Herzkontraktilität und Gefäßtonus durch parasympathischen und sympathischen Ausstrom, koordiniert durch den zentralen Befehl und durch Reflexe, die vom Skelettmuskel (der Trainingspressorreflex) und von arteriellen Barorezeptoren ausgehen.

Scope

Das Thema umfasst die parasympathische und sympathische Steuerung des Herzens und der Gefäße während des Trainings, das Feed-Forward-Signal des zentralen Befehls, den aus Muskelafferenten entstehenden Trainingspressorreflex und die Neujustierung des arteriellen Baroreflexes. Es handelt sich um Referenzphysiologie und bietet keine klinische Test- oder Behandlungsanleitung.

Core questions

• Wie verändern parasympathischer Entzug und sympathische Aktivierung Herz und Gefäße während des Trainings?
• Was ist der zentrale Befehl und wie initiiert er die kardiovaskuläre Reaktion?
• Wie passt der Trainingspressorreflex vom arbeitenden Muskel den Kreislauf an?
• Wie und warum wird der arterielle Baroreflex während des Trainings neu eingestellt?

Key concepts

• Parasympathischer Entzug
• Sympathische Aktivierung
• Zentraler Befehl
• Trainingspressorreflex (Muskelmechanoreflex und Metaboreflex)
• Neujustierung des arteriellen Baroreflexes
• Funktionelle Sympatholyse

Mechanisms

Zu Beginn der körperlichen Betätigung erhöht der Entzug des kardialen Parasympathikustonus die Herzfrequenz rasch, wonach eine zunehmende sympathische Aktivität die Frequenz und Kontraktilität weiter erhöht und inaktive Gefäßbetten verengt (Rowell, 1974). Ein Feed-Forward-Signal von motorischen und höheren Zentren, der zentrale Befehl, legt das anfängliche Muster des autonomen Ausstroms parallel zum motorischen Antrieb des Muskels fest (Fadel & Raven, 2013). Das Feedback vom kontrahierenden Muskel über mechanisch und metabolisch sensible Afferenzen, der Trainingspressorreflex, verstärkt die sympathische Aktivierung und unterstützt den arteriellen Druck (Mitchell, Kaufman, & Iwamoto, 1983; Smith, Mitchell, & Garry, 2006). Der arterielle Baroreflex wird neu eingestellt, um um den höheren Druck während der Belastung zu regulieren, sodass er den Druck weiterhin puffert, während er den durch die Belastung induzierten Anstieg zulässt (Raven, Fadel, & Ogoh, 2012).

Clinical relevance

Diese neuronalen Mechanismen erklären, wie Herzfrequenz und Blutdruck auf Anstrengung reagieren, und liefern den physiologischen Hintergrund für das Verständnis abnormaler Trainingspressorantworten. Der Eintrag ist eine deskriptive Referenzphysiologie und ist nicht dazu gedacht, individuelle Diagnosen, Risikobewertungen oder Behandlungen zu leiten.

Evidence & guidelines

Die Evidenz stammt aus physiologischen, tierischen und menschlichen Studien sowie integrativen Übersichten und nicht aus klinischen Leitlinien. Mitchell und Kollegen charakterisierten den Trainingspressorreflex, und Übersichten von Fadel und Raven sowie von Smith und Kollegen synthetisieren die neuronale Kontrolle des Kreislaufs bei Gesundheit und Krankheit.

History

Arbeiten des 20. Jahrhunderts unterschieden einen zentralen, Feed-Forward-Befehl von peripherem Reflex-Feedback bei der Steuerung der kardiovaskulären Reaktion auf körperliche Betätigung. Die Übersichtsarbeit von Mitchell, Kaufman und Iwamoto aus dem Jahr 1983 konsolidierte das Konzept des Trainingspressorreflexes, und spätere Arbeiten zeigten, dass der arterielle Baroreflex während des Trainings neu eingestellt und nicht abgeschaltet wird.

Debates

Wie werden der zentrale Befehl und der Trainingspressorreflex kombiniert?

Die relativen Beiträge des Feed-Forward-Zentralbefehls und der Feedback-Muskelreflexe zur autonomen Reaktion sowie die Art und Weise, wie der arterielle Baroreflex sie integriert, bleiben aktive Fragen, wobei die meisten Beweise eine komplementäre, redundante Kontrolle und nicht einen einzelnen dominanten Treiber unterstützen.

Key figures

• Jere Mitchell
• Marc Kaufman
• Peter Raven
• Paul Fadel
• Loring Rowell

Seminal works

• mitchell-1983
• raven-2012
• fadel-raven-2013

Frequently asked questions

Was ist der zentrale Befehl bei körperlicher Betätigung?

Der zentrale Befehl ist ein Feed-Forward-Signal von motorischen und höheren Gehirnzentren, das den autonomen Ausstrom parallel zum Antrieb des Muskels aktiviert und den Anstieg der Herzfrequenz sowie die kardiovaskulären Anpassungen an die körperliche Betätigung initiiert.

Was ist der Trainingspressorreflex?

Es ist ein Reflex, der von mechanisch und metabolisch sensiblen Nervenendigungen im kontrahierenden Muskel ausgeht, die die sympathische Aktivität verstärken und dazu beitragen, den arteriellen Blutdruck während des Trainings zu erhöhen und aufrechtzuerhalten.