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Modelo - Sistema nervioso autónomo

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El sistema nervioso autónomo (SNA) regula las funciones involuntarias del organismo mediante dos ramas antagónicas: simpática (adrenérgica, activación, 'fight-or-flight') y parasimpática (colinérgica, reposo, 'rest-and-digest'). El balance entre ambas se puede cuantificar no invasivamente mediante la variabilidad de la frecuencia cardiaca (HRV).

El HRV refleja las modulaciones del nodo sinoauricular por el vago (alta frecuencia, HF, 0.150.4 Hz, ligada a la respiración: arritmia sinusal respiratoria) y el simpático (baja frecuencia, LF, 0.040.15 Hz, ligada a la regulación de presión arterial y termostasis). El RMSSD es el índice de actividad vagal más reproducible; la razón LF/HF aproxima el balance simpato-vagal.

El barorreflejo es el mecanismo de retroalimentación rápida de la presión arterial: los barorreceptores aórticos y carotídeos detectan cambios de presión modulan el tono vagal y simpático ajustan FC y resistencia vascular. La sensibilidad barorrefleja (BRS) está reducida en hipertensión, insuficiencia cardiaca y neuropatía autonómica diabética.

La respuesta galvánica de la piel (SCR, electrodermal activity) refleja la actividad simpática colinérgica sobre las glándulas sudoríparas: proporciona una medida periférica de la activación emocional y cognitiva. El modelo exponencial describe la forma estereotipada de cada respuesta individual (SCR): la amplitud A_SCR refleja la intensidad del estímulo autonómico.

Clínicamente, el análisis del HRV distingue estados de disfunción autonómica: en la insuficiencia cardiaca crónica, la sepsis y la diabetes avanzada, el HRV disminuye (dominancia simpática patológica) y predice mortalidad. La pupilometría (modelo de Longtin-Milton con retardo) evalúa la integridad del sistema nervioso autónomo ocular y detecta lesiones del III par craneal, intoxicaciones y estados de consciencia.

>Modelo

ID:('ky', 34)


Langevin SNS

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$\frac{dSNS}{dt}=-\alpha_{SN}SNS+\beta_{SN}u_{stress}+\eta_{SN}(t)$

$SNS$
Actividad simpática normalizada
$1$
$u_{stress}$
Entrada de estrés
$1$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 303)


PNS respiratorio

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$\frac{dPNS}{dt}=-\alpha_{PN}PNS+\beta_RA_{resp}\sin(2\pi f_{resp}t)-\gamma_{SP}SNS$

$PNS$
Actividad parasimpática normalizada
$1$
$SNS$
Actividad simpática normalizada
$1$
$A_{resp}$
Amplitud respiratoria
$1$
$f_{resp}$
Frecuencia respiratoria
$Hz$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 304)


Frecuencia cardiaca

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$HR=HR_0+k_{SNS,HR}SNS-k_{PNS,HR}PNS-BRS_0(SBP-SBP_0)$

$PNS$
Actividad parasimpática normalizada
$1$
$SNS$
Actividad simpática normalizada
$1$
$HR$
Frecuencia cardiaca
$1/s$
$SBP$
Presión sistólica
$Pa$



>Modelo

ID:('gm', 305)


Intervalo RR

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$RR=\frac{1}{HR}$

$HR$
Frecuencia cardiaca
$1/s$
$RR$
Intervalo entre latidos
$s$



>Modelo

ID:('gm', 306)


RMSSD

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$RMSSD=\sqrt{\frac{\sum(RR_i-RR_{i-1})^2}{N-1}}$

$RMSSD$
Variabilidad vagal de RR
$s$



>Modelo

ID:('gm', 307)


LF/HF

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$LF/HF=\frac{P_{LF}}{P_{HF}}$

$LF/HF$
Razón simpático-vagal
$1$
$P_{HF}$
Potencia HF espectral HRV
$s²$
$P_{LF}$
Potencia LF espectral HRV
$s²$



>Modelo

ID:('gm', 308)


Barorreflejo

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$BRS=\frac{\Delta RR}{\Delta SBP}$

$BRS$
Sensibilidad barorrefleja
$s/Pa$



>Modelo

ID:('gm', 309)


Conductancia piel

Storyboard



$SC=SC_{tonic}+A_{SCR}e^{-(t-t_0)/\tau_{SCR}}$

$SC$
Conductancia de piel
$S$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 310)


Pupila con retardo

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$\frac{dA}{dt}=\frac{L_{max}-L_s(t-\tau_{delay})L_{max}-A}{\tau_A}$

$A$
Área pupilar
$m²$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 311)


Tono vascular

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$R_{vasc}=R_0+k_\alpha SNS$

$SNS$
Actividad simpática normalizada
$1$
$R_{vasc}$
Resistencia vascular
$Pa·s/m³$



>Modelo

ID:('gm', 312)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$PNS$
PNS
Actividad parasimpática normalizada
1
$SNS$
SNS
Actividad simpática normalizada
1
$A_{resp}$
A_resp
Amplitud respiratoria
1
$u_{stress}$
u_stress
Entrada de estrés
1
$LF/HF$
LF_HF
Razón simpático-vagal
1
$HR$
HR
Frecuencia cardiaca
1/s
$f_{resp}$
f_resp
Frecuencia respiratoria
Hz
$SC$
SC
Conductancia de piel
S
$SBP$
SBP
Presión sistólica
Pa
$R_{vasc}$
R_vasc
Resistencia vascular
Pa·s/m³
$BRS$
BRS
Sensibilidad barorrefleja
s/Pa
$A$
A
Área pupilar
$RR$
RR
Intervalo entre latidos
s
$t$
t
Tiempo
s
$RMSSD$
RMSSD
Variabilidad vagal de RR
s
$P_{HF}$
P_HF
Potencia HF espectral HRV
$P_{LF}$
P_LF
Potencia LF espectral HRV

ID:(0, 34)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile