Die Herzfrequenzvariabilität (HFV) und ihre Beziehung zum kognitiven Abbau

Die Neuropsychologin Sofía Fonseca Moreno analysiert , wie die Herzfrequenzvariabilität (VFC) den kognitiven Abbau im Alter beeinflusst .

Einführung

Die Lebenserwartung ist gestiegen, weshalb die Gruppe der über 60-Jährigen weltweit (Organización Mundial de la Salud, 2015) — einschließlich Mexiko — gewachsen ist. Mit zunehmendem Alter ist es zu erwarten, dass verschiedene kognitive Funktionen zu beeinträchtigen beginnen. Dieser Abbau kann jedoch so schwerwiegend sein, dass er die Lebensqualität der betroffenen Personen erheblich beeinträchtigt (Aveleyra & Ostrosky, 2007; Forte et al., 2019; Mejía-Arango et al., 2007).

Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, Interventionen zu kennen, die ein gesundes kognitives Altern fördern, wie etwa das Biofeedback der Herzfrequenzvariabilität (VFC), eine evidenzbasierte Intervention (Moss, 2004). 

Kognitive Funktionen und Altern

Was sind kognitive Funktionen?

Die kognitiven Funktionen werden als jene geistigen Fähigkeiten definiert, die es uns Menschen erlauben, Informationen aus der Umwelt korrekt zu interpretieren und zu verarbeiten. Ein angemessenes kognitives Funktionieren ist essenziell, da es uns ermöglicht, alle unsere Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) optimal auszuführen, wie Lesen, Führen eines Fahrzeugs, Schreiben, Sprechen, Schlussfolgern, Planen usw. Zu diesen kognitiven Funktionen gehören Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Sprache und exekutive Funktionen (Aveleyra & Ostrosky, 2007; Forte et al., 2019). 

Kognitive Veränderungen im Zusammenhang mit dem Altern

Während des Alterns treten verschiedene Veränderungen auf, wie der Abbau bestimmter Hirnstrukturen und der Verlust von Nervengewebe. Dies verändert sowohl die Gehirnfunktion als auch die kognitive Leistungsfähigkeit.

Zu den häufigsten Veränderungen gehören Schwierigkeiten in den Wahrnehmungsfähigkeiten, im Gedächtnis und Lernen, Störungen visuospatiales und konstruktiver Fähigkeiten, eine geringere Schwierigkeit, neue Informationen aufzunehmen, sowie eine Verlangsamung motorischer Reaktionen. Es können auch Veränderungen der Sprache und verbaler Prozesse auftreten, obwohl diese Funktionen in manchen Fällen eine gewisse Resistenz gegenüber dem Abbau zeigen und sich im höheren Alter sogar verbessern können (Ardilla, 2012). 

Die zuvor genannten Veränderungen gelten als normal. Wenn sie jedoch so weit fortschreiten, dass sie die Lebensqualität und die Alltagsfunktion einer Person beeinträchtigen (Forte et al., 2019), können sie mit einem kognitiven Abbau in Verbindung stehen, der nicht mehr dem normalen Altern entspricht, wie etwa der leichte kognitive Abbau (DCL) (Aveleyra & Ostrosky, 2007).

Was ist der leichte kognitive Abbau (DCL)?

Der leichte kognitive Abbau ist ein Zustand, der durch das Vorhandensein einer erheblichen Beeinträchtigung in einer oder mehreren kognitiven Funktionen gekennzeichnet ist, die jedoch die funktionale Autonomie der Person nicht wesentlich beeinträchtigt (American Psychiatric Association, 1994).

Nach dem National Institute on Aging und der Alzheimer’s Association umfassen die diagnostischen Kriterien die Besorgnis des Patienten oder eines Informanten über Veränderungen der Kognition im Vergleich zum vorherigen Zustand, das Vorhandensein von Beeinträchtigungen kognitiver Funktionen, die Aufrechterhaltung der funktionalen Unabhängigkeit, wenn auch mit größerer Langsamkeit oder Fehlern, und das Fehlen klinischer Zeichen, die auf eine Demenz hinweisen (Albert et al., 2011; McKhann et al., 2011). Obwohl es sich nicht um eine Form der Demenz handelt, stellt DCL dennoch einen wichtigen Warnhinweis dar, da die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein leichter kognitiver Abbau in eine Demenz entwickelt, auf etwa 10 % bis 15 % geschätzt wird (Albert et al., 2011).

Die Variabilität der Herzfrequenz und das Altern

Die Veränderungen der kognitiven Funktionen, die im Alter auftreten, treten nicht isoliert auf, sondern stehen in Zusammenhang mit anderen physiologischen Prozessen, die ebenfalls vom Alter betroffen sind.

Beispielsweise erfährt das Herz mit zunehmendem Alter eine Verringerung der Herzfrequenz und eine langsamere ventrikuläre Entspannung. Diese kardiovaskulären Veränderungen gehen auch mit strukturellen und funktionellen Modifikationen im Gehirn einher sowie mit einer weniger effizienten Regulation des autonomen Nervensystems, das eine Schlüsselrolle bei der physiologischen Regulation des Organismus spielt (Bozkurt et al., 2016). Vor diesem Hintergrund wurde ein Zusammenhang zwischen dem Zustand des autonomen Nervensystems und der kognitiven Leistungsfähigkeit bei älteren Erwachsenen beobachtet (Shaffer & Venner, 2013). 

Mit dem Altern tragen verschiedene Faktoren zum Abbau des kardiovaskulären Systems bei, was das Risiko chronischer Erkrankungen wie Bluthochdruck erhöht. Zu diesen Risikofaktoren gehören die fortschreitende Degeneration der Arterien und die Ansammlung von Fett in den Gefäßwänden, was den inneren Durchmesser der Blutgefäße reduziert und einen adäquaten Blutfluss erschwert. Insbesondere ist Bluthochdruck in der älteren erwachsenen Bevölkerung eine sehr häufige Erkrankung und ist mit einem erhöhten Risiko für kognitiven Abbau und neurodegenerative Erkrankungen verbunden (Almeida-Santos et al., 2016).

Was ist die VFC?

Die Herzfrequenzvariabilität (VFC) ist ein Indikator für die Regulation des autonomen Nervensystems, das für die Kontrolle unwillkürlicher Funktionen wie Atmung, Verdauung und Herzfrequenz verantwortlich ist. Die VFC ist ein Phänomen des Herzzyklus, definiert als die Variation der Zeit in Millisekunden zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen, und zeigt, wie gut das autonome Nervensystem funktioniert. Diese Messung gibt an, wie flexibel und anpassungsfähig der Organismus ist, um auf verschiedene Situationen zu reagieren, und eine höhere Variabilität deutet auf eine bessere Regulation hin (Acharya et al., 2006; Thayer et al., 2012). 

Die allgemeine autonome Regulation des Herzens nimmt mit dem Alter ab, was zu einer fortschreitenden Verringerung der Herzfrequenzvariabilität führt und damit eine geringere Fähigkeit des Organismus widerspiegelt, sich an verschiedene physiologische Reize anzupassen und darauf zu reagieren (Almeida-Santos et al., 2016).

Die VFC kann mittels eines Elektrokardiogramms (EKG) oder mit einem Photoplethysmographen (PPG) gemessen werden, der Veränderungen des Pulsvolumens detektiert. Auf Basis dieser Messungen der Herzfrequenz ist es möglich, die Herzfrequenzvariabilität (VFC) mit verschiedenen Analysen zu untersuchen, etwa Zeitbereichs- oder Frequenzbereichsanalysen (Acharya et al., 2006). 

Es wurde gezeigt, dass eine hohe VFC mit größerem psychologischem Wohlbefinden, besserer emotionaler Selbstregulation und einem geringeren Risiko für physische und psychische Erkrankungen einhergeht. Hingegen kann eine niedrige VFC auf einen weniger flexiblen Organismus hinweisen, mit geringerer Fähigkeit, sich an anspruchsvolle oder stressige Situationen anzupassen (Acharya et al., 2006; Moss, 2004).

Zusammenhang zwischen der Hirnrinde, der VFC und den kognitiven Funktionen

Einige Hirnstrukturen sind an der Regulation der Herzfrequenz und der VFC beteiligt. Insbesondere helfen bestimmte Bereiche des Gehirns, wie die mediale und orbitofrontale Präfrontalrinde, die Herzfrequenz über den Vagusnerv zu modulieren (Williams et al., 2019).

Diese Hirnregionen stehen wiederum in Verbindung mit anderen Strukturen wie der Amygdala und einigen Kernen des Hirnstamms, die gemeinsam die Herzaktivität regulieren (Gianaros et al., 2004). Das bedeutet, dass die VFC nicht nur den Zustand des kardiovaskulären Systems widerspiegelt, sondern auch den Grad der Kontrolle, den das Gehirn über den Organismus ausübt.

Aufgrund dieser Verbindung zwischen Gehirn und Herz kann folglich, wenn es ein Problem in diesem Regulationssystem gibt, der Blutfluss zu diesen Hirnarealen beeinträchtigt werden, was deren Fähigkeit, das Herz angemessen zu kontrollieren, vermindert. Das heißt, da Herz und Gehirn eng miteinander verbunden sind, können Veränderungen in einem dieser Systeme direkt das andere beeinflussen. 

In diesem Sinne wurde eine niedrige VFC mit einer schlechteren Leistung in verschiedenen kognitiven Funktionen in Verbindung gebracht:

1. Beispielsweise wurde festgestellt, dass eine geringere VFC mit schlechterer Leistung sowohl im Kurzzeit- als auch im Langzeitgedächtnis verbunden ist.
2. Ebenso wurde eine reduzierte VFC mit schlechteren sprachlichen Leistungen in Verbindung gebracht, und die VFC-Werte in Ruhe haben sich als Prädiktoren der Aufmerksamkeitsleistung erwiesen.
3. Auch wurde ein Zusammenhang zwischen einer geringeren VFC und schlechterer Leistung in exekutiven Funktionen sowie in visuell-räumlichen Fähigkeiten berichtet.
4. Darüber hinaus zeigten Personen mit niedriger VFC eine schlechtere Leistung und einen stärkeren Abbau in der Verarbeitungsgeschwindigkeit.

Diese Ergebnisse sollten jedoch mit Vorsicht interpretiert werden, da es auch Hinweise gibt, wenn auch in geringerem Umfang, die diese Zusammenhänge nicht bestätigen, was darauf hindeutet, dass weitere Forschung erforderlich ist, um die Natur dieser Beziehung zu klären. (Forte et al., 2019; Thayer et al., 2012).

Fazit

Angesichts des Dargestellten werden wir im zweiten Teil dieses Artikels näher auf das VFC-Biofeedback und dessen Funktionsweise eingehen, wobei wir Belege für seine Wirkungen auf die Verbesserung der kognitiven Funktionen und ethische Überlegungen vorstellen.

Bibliographie

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„Dieser Artikel wurde übersetzt. Link zum Originalartikel auf Spanisch:“
La variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) y su relación con el deterioro cognitivo