Regulacja autonomicznego układu nerwowego poprzez oddech i ekspozycje na zimno. Metoda Wim Hofa.

Znacie metodę Wima Hofa? Dziś referat publikacji o badaniu nad metodą – link do artykułu
A my przygotowaliśmy krótkie streszczenie.
“Umysł ponad ciałem” – badanie świadomej regulacji autonomicznych funkcji podczas wystawienia na zimno.

Jedną z najważniejszych funkcji homeostatycznych (tj. służących utrzymaniu równowagi w organizmie) zarządzanych przez Centralny Układ Nerwowy jest zdolność do utrzymania stałej temperatury ciała w zmiennych warunkach termicznych środowiska zewnętrznego. Jest to także ważna zdolność adaptacyjna. Przeważnie wystawienie organizmu na działanie zimna powoduje budzące awersje odczucia prowadzące do zachowawczego unikania bodźca, który może powodować potencjalne uszkodzenie tkanek.

Dzięki biologicznej, genetycznej oraz naturalnej selekcji każdy człowiek ma możliwość modyfikacji, bądź pośredniego wpłynięcia na niektóre reakcje w odpowiedzi na zimną temperaturę, jednak w ograniczonym zakresie. Mechanizmy termoregulacyjne są w dużej mierze autonomiczne i nie podlegają świadomej, bądź tonicznej kontroli. Istnieją jednak dowody na to, że można osiągnąć ekstremalną i jednocześnie niewytłumaczalną tolerancję na zimno.

Po raz pierwszy dzięki metodom neuroobrazowania został przebadany 57-letni Holender, Wim Hof nazywany „Iceman’em”. Jest w stanie wytrzymać częste i przedłużone okresy ekstremalnego narażenia na zimno. Stworzył on autorską metodę WHM (ang. Wim Hof Method) polegającą na codziennej praktyce kombinacji 3 elementów: oddechu, zimna, medytacji.

Praktyka ta pozwala na ćwiczeniu regulacji autonomicznego układu nerwowego w czasie wystawienia na zimno. Sam Iceman dzięki wytrenowaniu swoich umiejętności posiada zdolność do tonicznej obrony termoregulacjnej.

Wracając do samego badania, poza Wim Hofem wzięło w nim udział 10 kobiet i 10 mężczyzn, którzy nie trenowali wcześniej WHM.

• Badania przeprowadzono w 3 dniach. W dniu 1 i 2 wykorzystano fMRI (funkcjonalne MRI) w celu oszacowania wpływu oscylacyjnie zmiennej temperatury (co 5 min. przez 25 min.) wprowadzanej i kontrolowanej przez w specjalny strój obejmujący całe ciało [ryc. 1].

• Temperatura zmieniała się pomiędzy temp. neutralną (31-34 st. C) a zimną (15-17 st. C). W dniu 1 badanie przeprowadzono bez zastosowania WHM (tj. w stanie pasywnym), za to w 2 dniu poproszono Wim Hofa o zastosowanie swojej praktyki.

• W 3 dniu Iceman został poddany sesji obrazowania całego ciała PET/CT [wykorzystując znacznik C-11-hydroksyefedrnę (HED) oraz 18F-fluorodeoksyglukozę (FDG)] w warunkach neutralnych i zimna w stanie pasywnym. Zmierzono również dzienny wydatek energetyczny w obu temperaturach.

• W 3 dniu Iceman został poddany sesji obrazowania całego ciała PET/CT [wykorzystując znacznik C-11-hydroksyefedrnę (HED) oraz 18F-fluorodeoksyglukozę (FDG)] w warunkach neutralnych i zimna w stanie pasywnym. Zmierzono również dzienny wydatek energetyczny w obu temperaturach.

W wyniku przeprowadzonych badań osiągnięto następujące rezultaty:

1. Wpływ WHM na temperaturę ciała:

• bez zastosowanej metody Iceman wykazuje porównywalne oscylacje temperatury ciała do grupy kontrolnej (+/- 2 st. C),

• dzięki WHM u Icemana nie dochodziło do spadków temperatury ciała oraz osiągnął on podstawową temperaturę ciała (czego sam i grupa kontrolna nie wykazali w stanie pasywnym),
• Wim Hof przez całe 25 minut trwania badania utrzymywał stałą temperaturę ciała! [ryc. 2]

2. Odpowiedź mózgu na zimną temperaturę:

• zauważono znaczące skupisko w rdzeniu autonomicznym pnia mózgu oraz interoceptywnym limbicznym regionie odzwierciedlające różne reakcje na zmienną temperaturę skóry podczas okresów wychładzania oraz ocieplania.

3. Obraz reakcji w pnia mózgu:

• wykryto znaczący wzrost tzw. BOLD (ang. bood-oxygen-level-dependent), czyli poziom natlenienia krwi, w obszarze istostoty szarej okołowodociągowej (skrót ang. PAG) podczas chłodzenia u Icemana z zastosowaniem WHM w odniesieniu do grupy kontrolnej w stanie pasywnym,
• dane wskazują w kierunku pobudzenia na dużą skalę PAG związanego z WHM, za to nie wykazano aktywacji PAG u grupy kontrolnej. Wskaźnik aktywności w PAG był nieznacznie pomniejszony podczas skanowania Icemana w stanie pasywnym,
• odnotowano znaczący wzrost wskaźnika BOLD w moście, spójny z lokalizacją głębokich na średnim poziomie jąder mostu, które są zaangażowane w psychologiczną odpowiedź na stres, tak jak m.in. miejsce sinawe,
• wzór reaktywności w wyspie był uzupełniający do tego w pniu mózgu. Aktywacja lokalizacji lewej przedniej części oraz prawej środkowej części wyspy zachodziła w przeciwnej fazie do tej ustalonej w PAG [ryc. 3]

4. Wyniki z badania PET/CT:

• wzrost dziennego wydatku energetycznego był porównywalny w grupie kontrolnej pomiędzy okresem ciepłej i zimnej temperatury. Iceman wykazał natomiast wzrost tego wyznacznika, co podlega fizjologicznej reakcji na wystawienie na zimno,
• mięśnie międzyżebrowe są bardziej aktywne metabolicznie u Vim Hofa niż u grupy kontrolnej (pomimo tego, że nie stosował WHM) [ryc. 4].

5. Obwodowe unerwienie współczulne:

• ustalono znaczący poziom znacznika HED u Icemana w miejscu mięśnia międzyżebrowego powierzchownego w czasie trwania zimnej temperatury, lecz nie w trakcie warunków termoneutralnych.
• w oparciu o wcześniej ustalony stosunek pomiędzy HED a przepływem krwi, wartość HED dla mięśnia międzyżebrowego powierzchownego u Icemana odpowiada perfuzji około 4 ml/100g/min, która ponad dwukrotnie podwaja się podczas wystawienia na zimno i odpowiada dolnej granicy wartości przepływu krwi obserwowanej w BAT (brunatna tkanka tłuszczowa) aktywowanej zimnem.

WNIOSKI

1. Nasilone oddychanie (głębokie wdechy i wydechy), po których następuje wystawienie na zimną temperaturę oraz uważność na swój stan fizyczny wydaje się aktywować główne ośrodki Centralnego Układu Nerwowego odpowiadające za malejącą modulację bodźców bólowych w Istocie szarej okołowodociągowa (ang. periaqueductal gray, PAG). Ten efekt prawdopodobnie odzwierciedla wywołaną przez stres reakcję analgetyczną u Icemana.
2. Sposób oddychania w WHM powoduje hipokapnię oraz alkalozę oddechową i prawdopodobnie inicjuje aktywację odpowiedzi od strony współczulnego układu autonomicznego poprzez pobudzenie chemoreceptorów znajdujących się w podwzgórzu.
3. Metoda ta angażuje ośrodki korowe wyższego rzędu związane z autorefleksją oraz wspomaga umiejętność wewnętrznego skupienia, a także zachowania nieprzerwanej uwagi na zaistniałym zewnętrznym bodźcu, np. zimnej temperaturze.
4. Nasilony oddech powoduje wzrost unerwienia współczulnego oraz zużycia glukozy w mięśniach międzyżebrowych. Dzięki temu można zapobiec spadkowi temperatury w centrum ciała pod wpływem działania zimna.
5. Praktyka WHM może prowadzić do ulepszonej wymiany ciepła pomiędzy tkanką płucną a krwią, co prowadzi również do zwiększonej perfuzji w kończynach podczas działania zimna, a zatem może załagodzić odbieranie bodźca jako zagrażającego uszkodzeniem tkanki (np. odmrożeniem). Odbywa się to kosztem zwiększonego promieniowania ciepła z ciała.
6. Aktywacja brunatnej tkanki tłuszczowej w okolicy nadobojczykowej ma istotny udział w termoregulacji.
7. Współczulna odpowiedź na stres zachodzi dzięki wyrzutowi hormonów stresu z następującym później efektem analgetycznym w odpowiedzi na bodziec w postaci zimna. Ten mechanizm może pośredniczyć w wydzielaniu endogennych opioidów/kannabinoidów zarówno na obwodzie, jak i w centrum układu nerwowego. Substancje te powodują w efekcie stan euforii, dobre samopoczucie oraz działają przeciwlękowo. To z kolei może zwiększyć poczucie bycia obecnym tu i teraz, co wpływa na zwiększenie przeciwbólowego efektu endogennych kannabinoidów.
8. Endokannabinoidy mogą spowalniać, bądź powstrzymywać tworzenie się obrzęku i stanu zapalnego w organizmie.

Muzik O, Reilly K.T, Diwadkar V.A. “Brain over body” – A study on the willful regulation of autonomic function during cold exposure. NeuroImage 2018, 172, s. 632-641.