Health psychology: Biopsychological interactions
1. Les 1: Homeostatic Regulation
1.1. Inleiding
Homeostatic Regulation
- = ‘equilibrium’, ‘balance’, …
- Het is de mogelijkheid van een organisme om de interne omgeving stabiel te houden,
ondanks veranderingen in de externe omgeving
- Bv.: temperatuur, bloed pH, zuurstofdruk, glucose in bloed, …
Central nervous system = de interface voor interacties tss onze interne omgeving met de externe
omgeving
- Stress = bedreiging voor de homeostase
→ Het zorgt ervoor dat er geen balans meer is
- Stress bestaat uit 2 delen:
• Stressor:
= iets van buitenaf
= 2 soorten stressoren:
o Fysiek
▪ Bv. plots koud krijgen
▪ Zijn bottom-up
o Psychologisch
▪ Bv. anticipatie op pijn, examen, …
▪ Zijn top-down
Ze zorgen beide voor een homeostatic threat
Beide mechanismen (fysiek en psychologisch) werken in op
dezelfde systemen
• Compensatory stress response
o Verschillende systemen in ons lichaam stellen responsen om de balans terug
te krijgen
VRAAG: Hoe wordt homeostase bereikt?
➔ 2 manieren: feedback control en feedforward control
1) Feedback control
= verschillende mechanismen:
- Temperatuur
- Bloeddruk
- Blood pH levels / arterial carbon dioxide pressure (PaCO2)
1
,Temperatuur:
1) Het is warm
2) Gevolg: onze lichaamstemperatuur stijgt een beetje boven het normaal level
3) Ons zenuwstelsel (nervous system) detecteert dit, en signaleert dit naar onze bloedvaatjes in
onze huid zodat ze zich uitzetten (dilate)
4) Gevolg: snellere bloeddoorstroming + onze zweetklieren scheiden vocht af (secrete)
5) Het lichaam geeft warmte af aan de omgeving, om de lichaamstemperatuur te laten zakken
Hetzelfde gebeurt omgekeerd
= als onze lichaamstemperatuur lager is dan normaal:
- Zweetklieren stoppen met produceren van zweet
- De bloedvaatjes vernauwen (constrict) zodat er minder bloeddoorstroming is
- Minder warmte wordt afgestaan aan de omgeving, maar wordt bijgehouden
- Is dit niet voldoende? = dan stuurt ons zenuwstelsel signalen naar onze spieren om samen te
trekken (contract) → hierdoor bibber (shiver) je als je het koud hebt
Bloeddruk
Hoge bloeddruk = niet goed !!
Rond het hart zitten baroreceptoren
- Deze detecteren veranderingen in onze bloeddruk
- (1) Dit signaal stuurt de glossopharyngeal nerve naar de hersenstam
(brainstem), specifieker de medulla onblongata
- (2) Van de hersenen wordt er een signaal teruggestuurd via de
nervus vagus naar het hart om de hartslag aan te passen en dus ook
de bloeddruk
➔ Dit is een feedback control loop
2
,Blood pH levels / arterial carbon dioxide pressure (PaCO2)
Als we in een rustige toestand in- en uitademen, zijn onze pH levels normaal
Maar: als je hyperventileert:
- Je ademt sneller
- Meer CO2 gaat uit het lichaam
- Bloed pH levels stijgen (increase)
- (1) Dit signaal wordt gestuurd naar onze hersenstam
→ (2) vermindering van de stimulatie van het ademhalingssysteem (respiratory system)
→ (3) vermindering van de stimulatie van de ademhalingsspieren (zoals diafragma,
intercostale spieren, etc.)
→ (4) de hyperventilatie vermindert, de CO2 levels stijgen weer en het pH level krijgt weer
een normaal level
Ook het omgekeerde: als men te weinig ademhaalt gebeurt het omgekeerde
- Bloed pH levels dalen (decrease) (= teveel CO2)
➔ Doel van het lichaam: zich weer herstellen tot een balans
2) Feedforward control
- Er wordt geanticipeerd op verstoringen (perturbations) in het lichaam en ze worden al
gecorrigeerd, voordat ze voorkomen/ontstaan
- Het lichaam heeft geleerd, via klassieke conditionering, dat iets zal gebeuren
→ hierdoor doet het lichaam al iets in anticipatie om een dramatische verandering te
voorkomen
3
, - Voorbeeld: Exercise Hyperpnea
• Hyperpnea
o = zorgt dat we meer kunnen ademenen
o = ‘it is the term for taking deeper breaths than usual, which increases the
volume of air in the lungs’
• Bij exercise hyperpnea is er een verhoging in ventilatie en hartritme, bij het begin
(onset) van een fysieke oefening → dit gebeurt al vooraleer er een verhoging is in
PaCO2
1.2. Hierarchy of Homeostatic Controls
Hiërarchie van ons lichaam, om homeostase te bewaren
1.2.1. Intrinsic control mechanisms (organ level)
Intrinsic control mechanisms
= hebben niet veel input van de hogere systemen nodig
= de organen passen zelf aan hoe ze functioneren, in respons op trage lokale veranderingen
Example: Frank Starling Mechanism
- Is een mechanisme in ons hart
- Als het volume van het returning (venous) blood stijgt, dan vullen de atrium chambers zich
meer (doordat er meer bloed is) → dit gebeurt vooraleer de volgende hartslag plaatsvindt
- Returning blood = bloed dat terugkomt van het lichaam naar de atria
- Omdat de atria meer gevuld worden, ontstaat er een grotere stretching van de muren (wall
stretch) en is er een grotere spanning van de spiervezel (muscle fiber tension)
- Gevolg: er is een sterkere (vigorous) contractie van de volgende hartslag
- Gevolg: de linkerventrikel wordt bijna volledig geleegd aangezien er veel bloed in de aorta
gepompt wordt
→ dit zorgt voor een effectievere bloeddoorstroming in de aorta
→ het hart reageert op de bloeddoorstroming door de systematic circulation
- Aorta = bloedvat dat levert naar al onze organen in het lichaam
4
,MAAR: dit is enkel mogelijk als de condities relatief stabiel zijn
- Bv.: als je plots opstaat uit een stoel, dan zullen de lokale orgaan mechanismen niet genoeg
zijn om je bloeddoorstroming te reguleren → want: dan zou je flauwvallen
- DUS: het gaat hier enkel om de kleine lokale mechanismen
1.2.2. Autonomic control mechanisms
Het autonomic nervous system wordt gecontroleerd door de hersenstam
Signalen worden getransporteerd via neuronen
Herhaling
- Cellichaam
- Nucleus
- Axon (= het signaal wordt hierdoor getransporteerd) (kan gemyeliniseerd
zijn of niet)
- Synaps (= connecteert met de andere neuron, via zijn dendrieten)
Autonomic nervous system
- Viscera:
• Zitten in onze organen
• We hebben hier weinig besef over en ook weinig vrijwillige controle
• Ze zijn autonoom
• Het doet zijn job automatisch + we hebben er weinig vrijwillige invloed op
- Negative feedback
• Soms wordt er negatieve feedback gebruikt
- Verschillende componenten van ANS:
• Sensory pathways (afferent)
o Afferent: signalen gaan opwaarts
• Motor pathways (efferent)
o Efferent: signalen gaan neerwaarts
• 2 divisions: sympathetic (SNS) en parasympathetic (PNS)
(3de systeem: enteric system)
• ANS heeft een reciprocal regulation of organic function
(= 2 sytemen die het tegengestelde zijn van elkaar)
• Bv.:
o Als PNS actief is: pupillen worden kleiner, vermindert de ademhaling,
verwijdt de bloedvaten, …
o Als SNS actief is: pupillen worden groter, vermeerdert de ademhaling,
vernauwd de bloedvaten, …
5
,Autonomic Nervous System (ANS)
Elk deel (division) van ANS heeft:
- Sensory pathways van de organen, via de ganglia naar de hersenstam (= afferent)
(= van het lichaam naar de hersenen)
- 4 response componenten (= efferent):
(= van de hersenen naar het lichaam)
1) Descending autonomic and pre-ganglionic fibers
o Deze fibers lopen van: hypothalamus/brainstem
→ naar: intermediolateral cell column of spinal cord
2) Ganglion
o Ganglion = relay station for ascending and descending signals
o And they are a part of local regulation system/reflexes
3) Postganglionic fibers
o Postganglionic fibers = messages that are more elaborated and finetuned than in
the preganglionic fibers
4) Neuroeffector junctions
o This is were the postganglionic fiber hits/meets the receptor at the target tissue
o Gevolg: the nerve impuls gets in a motor action
Verschil sympatic en parasympatic system:
- Parasympatic system: de oorsprong in de
ruggengraat (spinal cord) is verschillend:
het ligt meer craniaal en sagittaal
- Parasympatic system: de preganglion is heel lang
+ de ganglion ligt dichtbij het orgaan
Sympathetic division ANS
= heeft een grote invloed op de viscerale organen ! (viscera)
1:10 pre- vs postganglionic nerves
- 1 preganglionic nerve staat in verbinding met 10 postganglionic nerves
- Dit zorgt voor uitgebreide verbindingen (extensive linkages) tussen wijd verspreide ganglia
- Dit zorgt voor nauwe gefinetunede acties over verschillende organen heen
→ ze reageren ‘in sympathy’
Neurotransmissie:
- Acetylcholine (preganglionic)
- Norepinephrine (postganglionic)
➔ Deze reageren op smooth muscle cells, cardiac muscles en het hart
➔ Meestal hebben ze een activating function
6
,Maar: uitzondering:
1) De sympathetic preganglionic nerves laten acetylcholine vrij thv de adrenal medulla
→ gevolg: vrijlating van catecholamines (norepinefrine / epinefrine) in het bloed
2) De sympathetic nerves laten acetylcholine vrij thv de sweat glands (handen en voeten)
De sympathetic division is meer actief tijdens stress
➔ Het is crucial voor fight/flight responses !
➔ Fight/flight response: gevaarlijke plotse dingen waarop je moet reageren
Parasympathetic or vagal division ANS
- De ganglia zijn specifieker en ze zitten dichter bij het target orgaan
- De effecten zijn meer gelokaliseerd en meer specifiek gericht naar 1 orgaan
- 1 preganglionic nerve staat in verbinding met 3 postganglionic nerves
- Neurotransmissie
• Acetylcholine (preganglionic)
• Acetylcholine (postganglionic):
→ Deze reageren op smooth muscle cells, cardiac muscles en het hart
→ Meestal hebben ze een inhibitory influence
- Dit systeem is minder actief tijdens stress
- Dit systeem ondersteunt het behoud van energie (energy conservation), reproductie en
vertering (digestion)
Samenvatting
7
,Samenvatting ganglion
Autonomic control of heart rate
= goed voorbeeld van hoe reciproke interacties werken in een orgaan, door de sympathetic en
parasympathetic division of ANS
Hart:
- SA-node
• Sino-Atrial Node
• Primary pacemaker van het hart
- Atrial Ventriculare
Wat gebeurt er?
1) De vagus nerve gaat de SA-node binnen
2) Gevolg: vermindering van hartslag
3) Daarna: NE transmitter (= het systematische deel), leidt tot een vermeerdering van de
hartslag
8
,Electrocardiogram (ECG/EKG)
Hoe meten we de hartactiviteit? = elektrocardiogram (ECG/EKG)
- Het registreert de elektrische activiteit in het hart
- Er zijn 3 golven in het EKG:
• P-wave
o Activatie van de atria
• QRS complex
o Activatie van de ventrikels
• T wave
o Herstel van de activatie van de ventrikels
- Heart rate (HR)
• Uitgedrukt in ‘beats per minute’ (bpm)
• Men telt het aantal R-peaks per minuut
- Heart period (HP)
• Interbeat interval (IBI) in msec
• De tijd tss twee R-peaks (R-R interval)
Waarvoor kunnen we deze metingen gebruiken in relatie tot stress?
→ bv.: HR voor, tijdens en na een examen
- Voor examen: 70 bpm
- Tijdens examen: 75 bpm
- Na examen: 65 bpm
Heart rate variability
Heart rate variability = variabiliteit in tijd tss twee hartslagen
- Er zijn vagal or parasympatic influences op de SA-node van het hart
• Deze invloeden vinden plaats op een respiratory rhythm
• Enkel de vagal influences (vagus nerve) kunnen zo een snelle fluctuaties en acties in
het hartritme toelaten
( het systematische deel kan dit niet zo snel)
- Dit is gebasseerd op RSA
- Respiratory Sinus Arrhythmia (RSA)
= variaties in de hartslag op een respiratoir ritme
• Inspiration: diep inademen → je hartslag gaat sneller (accelerates) en er is minder
vagal outflow (= de vagus nerve is minder actief)
• Expiration: diep uitademen → je hartslag gaat trager (decelerates) en er is meer
vagal outflow (= de vagus nerve is actiever)
9
, 2 manieren om hartslagvariabiliteit te meten:
1) Time Domain Measures:
- De tijd tss de hartslagen meten en de rMSSD berekenen
- Root Mean Square of Successive Differences (rMSSD) tss hartslagen
• Dit representeert de korte termijn variaties van ons hartritme
• rMSSD ↑ = ↑ vagal input
• rMSSD ↓ = ↓ vagal input
2) Frequency Domain Measures:
- Ultra low frequency (ULF): < 0.00335 Hz
(heeft te maken met: circadian rhythms, other long term changes in heart rhythm, …)
→ is heel traag en gaat over een veel langere tijd
- Very low frequency (VLF): 0.00336-0.04 Hz
(heeft te maken met: sympathetic changes, vagal effects, thermo regulation, vasomotoric, …)
- Low frequency (LF): 0.041-0.15 Hz
(heeft te maken met: tonic sympathetic changes, vagal effects, blood pressure regulation, …)
- High frequency (HF): 0.151-0.40 Hz
(heeft te maken met: vagal input, but not exclusively, also moderated by respiration)
→ gaat heel snel
VRAAG: Is een grotere hartslagvariabiliteit (HRV) geassocieerd met
- Een betere mentale en fysieke gezondheid?
- Een slechtere mentale en fysieke gezondheid?
➔ Antwoord: Een betere mentale en fysieke gezondheid !
• Het is een teken van een betere individuele flexibilteit van het hart, om zich aan te
passen of te ‘fitten’ in endogene (van binnenuit) en exogene (van buitenuit) eisen
• HRV (RSA) correleert met:
o Stress, depressie en anxiety
o Cardiale strefte (cardiac mortality)
o Emotionele regulatie
o Executieve functionering
➔ Het gaat hier uiteraard niet over enorme fluctuaties ! (= dat zou wel ongezond zijn)
➔ Het gaat nog steeds om een equilibrium: niet teveel langs de ene kant, niet teveel langs de
andere kant
Model heart rate variability (Thayer & Lane)
Neurovisceral integration model (Thayer & Lane)
Onderzoek om de connectie tss de prefrontale cortex en de HRV te benadrukken
- HRV werd gemeten in 4 verschillende groepen:
• Controlegroep
• Groep met depressie, zonder anxiety
• Groep met depressie, met PD (panic disorder) of PTSD symptomen
• Groep met depressie, met GAD (generalised anxiety disorder)
10
