Obesity during pregnancy on vagal tone, hemoglobin A1c, oxygenation, and perinatal outcomes

Purpose: To examine the effect of obesity and gestational weight gain on heart rate variability (HRV), oxygenation (HbO 2 and SpO2), hemoglobin A1c (HbA1c) and the frequency of pregnancy complications in obese (O) and non-obese (NO) women.^ Design: The study was an observational comparison study with a repeated measures design. ^ Setting: The setting was a low risk prenatal, university clinic located in a large southeastern metropolitan city. ^ Sample: The sample consisted of a volunteer group of 41 pregnant women who were observed at the three time points of 20, 28, and 36 weeks gestation. ^ Analysis: Analysis included general linear modeling with repeated measures to test for group differences with changes over time on vagal response, HbA1c, and oxygenation. Odds ratios were computed to compare the frequency of birth outcomes. ^ Findings: The interaction effect of time between O and NO women on HbO2 was significant. The mean HP, RSA, and HbO2 changed significantly over time within the NO women. The mean HbA 1c increased significantly over time within the O women. Women with excess gestational weight gain had significantly lower heart period than women with weight gain within the IOM recommendations. Obese women were more likely to have Group B streptococcal infections, gestational hypertension, give birth by cesarean or instrument assistance, and have at least one postnatal event. ^ Conclusions: Monitoring HRV, oxygenation, and HbA1c using minimally invasive measures may permit early identification of alterations in autonomic response. Implementation of interventions to promote vagal tone may help to reduce risks for adverse perinatal outcomes related to obesity. Future studies should examine the effect of obesity on the vagal response and perinatal outcomes. ^

Pleasant sweeping grooming touch in rhesus monkey: effects on autonomic nervous system and its codification in posterior insular and secondary somatosensory cortex

Il tatto assume un'importanza fondamentale nella vita quotidiana, in quanto ci permette di discriminare le caratteristiche fisiche di un oggetto specifico, di identificarlo e di eventualmente integrare le suddette informazioni tattili con informazioni provenienti da altri canali sensoriali. Questa è la componente sensoriale-discriminativa del tatto. Tuttavia quotidianamente il tatto assume un ruolo fondamentale durante le diverse interazioni sociali, positive, come quando abbracciamo o accarezziamo una persona con cui abbiamo un rapporto affettivo e negative, per esempio quando allontaniamo una persona estranea dal nostro spazio peri-personale. Questa componente è la cosiddetta dimensione affettiva-motivazionale, la quale determina la codifica della valenza emotiva che l'interazione assume. Questa componente ci permette di creare, mantenere o distruggere i legami sociali in relazione al significato che il tocco assume durante l'interazione. Se per esempio riceviamo una carezza da un familiare, questa verrà percepita come piacevole e assumerà un significato affiliativo. Questo tipo di tocco è comunente definito come Tocco Sociale (Social Touch). Gli aspetti discriminativi del tatto sono stati ben caratterizzati, in quanto storicamente, il ruolo del tatto è stato considerato quello di discriminare le caratteristiche di ciò che viene toccato, mentre gli aspetti affettivi sono stati solo recentemente indagati considerando la loro importanza nelle interazioni sociali. Il tocco statico responsabile dell'aspetto discriminante attiva a livello della pelle le grandi fibre mieliniche (Aβ), modulando a livello del sistema nervoso centrale le cortecce sensoriali, sia primarie che secondarie. Questo permette la codifica a livello del sistema nervoso centrale delle caratteristiche fisiche oggettive degli oggetti toccati. Studi riguardanti le caratteristiche del tocco affiliativo sociale hanno messo in evidenza che suddetta stimolazione tattile 1) è un particolare tocco dinamico che avviene sul lato peloso delle pelle con una velocità di 1-10 cm/sec; 2) attiva le fibre amieliniche (fibre CT o C-LTMRs); 3) induce positivi effetti autonomici, ad esempio la diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca; e 4) determina la modulazione di regioni cerebrali coinvolte nella codifica del significato affiliativo dello stimolo sensoriale periferico, in particolare la corteccia insulare. Il senso del tatto, con le sue due dimensioni discriminativa e affiliativa, è quotidianamente usato non solo negli esseri umani, ma anche tra i primati non umani. Infatti, tutti i primati non umani utilizzano la componente discriminativa del tatto per identificare gli oggetti e il cibo e l'aspetto emotivo durante le interazioni sociali, sia negative come durante un combattimento, che positive, come durante i comportamenti affiliativi tra cui il grooming. I meccanismi di codifica della componente discriminativa dei primati non umani sono simili a quelli umani. Tuttavia, si conosce ben poco dei meccanismi alla base della codifica del tocco piacevole affiliativo. Pur essendo ben noto che i meccanorecettori amilienici C-LTMRs sono presenti anche sul lato peloso della pelle dei primati non umani, attualmente non ci sono studi riguardanti la correlazione tra il tocco piacevole e la loro modulazione, come invece è stato ampiamente dimostrato nell'uomo. Recentemente è stato ipotizzato (Dunbar, 2010) il ruolo delle fibre C-LTMRs durante il grooming, in particolare durante il cosiddetto swepping. Il grooming è costituito da due azioni motorie, lo sweeping e il picking che vengono eseguite in modo ritmico. Durante lo sweeping la scimmia agente muove il pelo della scimmia ricevente con un movimento a mano aperta, per poter vedere il preciso punto della pelle dove eseguire il picking, ovvero dove prendere la pelle a livello della radice del pelo con le unghie dell'indice e del pollice e tirare per rimuovere parassiti o uova di parassiti e ciò che è rimasto incastrato nel pelo. Oltre il noto ruolo igenico, il grooming sembra avere anche una importante funzione sociale affiliativa. Come la carezza nella società umana, cosi il grooming tra i primati non umani è considerato un comportamento. Secondo l'ipotesi di Dunbar l'attivazione delle C-LTMRs avverrebbe durante lo sweeping e questo porta a supporre che lo sweeping, come la carezza umana, costituisca una componente affiliativa del grooming, determinando quindi a contribuire alla sua codifica come comportamento sociale. Fino ad ora non vi è però alcuna prova diretta a sostegno di questa ipotesi. In particolare, 1) la velocità cui viene eseguito lo sweeping è compatibile con la velocità di attivazione delle fibre CT nell'uomo e quindi con la velocità tipica della carezza piacevole di carattere sociale affiliativo (1-10 cm/sec)?; 2) lo sweeping induce la stessa modulazione del sistema nervoso autonomo in direzione della modulazione del sistema vagale, come il tocco piacevole nell'uomo, attraverso l'attivazione delle fibre CT?; 3) lo sweeping modula la corteccia insulare, cosi come il tocco piacevole viene codificato come affiliativo nell'uomo mediante le proiezioni delle fibre CT a livello dell'insula posteriore? Lo scopo del presente lavoro è quella di testare l'ipotesi di Dunbar sopra citata, cercando quindi di rispondere alle suddette domande. Le risposte potrebbero consentire di ipotizzare la somiglianza tra lo sweeping, caratteristico del comportamento affiliativo di grooming tra i primati non umani e la carezza. In particolare, abbiamo eseguito 4 studi pilota. Nello Studio 1 abbiamo valutato la velocità con cui viene eseguito lo sweeping tra scimmie Rhesus, mediante una analisi cinematica di video registrati tra un gruppo di scimmie Rhesus. Negli Studi 2 e 3 abbiamo valutato gli effetti sul sistema nervoso autonomo dello sweeping eseguito dallo sperimentatore su una scimmia Rhesus di sesso maschile in una tipica situazione sperimentale. La stimolazione tattile è stata eseguita a diverse velocità, in accordo con i risultati dello Studio 1 e degli studi umani che hanno dimostrato la velocità ottimale e non ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs. In particolare, nello Studio 2 abbiamo misurato la frequenza cardiaca e la variabilità di questa, come indice della modulatione vagale, mentre nello Studio 3 abbiamo valutato gli effetti dello sweeping sul sistema nervoso autonomo in termini di variazioni di temperatura del corpo, nello specifico a livello del muso della scimmia. Infine, nello Studio 4 abbiamo studiato il ruolo della corteccia somatosensoriale secondaria e insulare nella codifica dello sweeping. A questo scopo abbiamo eseguito registrazioni di singoli neuroni mentre la medesima scimmia soggetto sperimentale dello Studio 2 e 3, riceveva lo sweeping a due velocità, una ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs secondo gli studi umani e i risultati dei tre studi sopra citati, ed una non ottimale. I dati preliminari ottenuti, dimostrano che 1) (Studio 1) lo sweeping tra scimmie Rhesus viene eseguito con una velocità media di 9.31 cm/sec, all'interno dell'intervallo di attivazione delle fibre CT nell'uomo; 2) (Studio 2) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina una diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca se eseguito alla velocità di 5 e 10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 1 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina l'aumento della frequenza cardiaca e la diminuzione della variabilità di questa, quindi il decremento dell'attivazione del sistema nervoso parasimpatico; 3) (Studio 3) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina l'aumento della temperatura corporea a livello del muso della scimmia se eseguito alla velocità di 5-10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 5 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina la diminuzione della temperatura del muso; 4) (Studio 4) la corteccia somatosensoriale secondaria e la corteccia insulare posteriore presentano neuroni selettivamente modulati durante lo sweeping eseguito ad una velocità di 5-13 cm/sec ma non neuroni selettivi per la codifica della velocità dello sweeping minore di 5 cm/sec. Questi risultati supportano l'ipotesi di Dunbar relativa al coinvolgimento delle fibre CT durante lo sweeping. Infatti i dati mettono in luce che lo sweeping viene eseguito con una velocità (9.31 cm/sec), simile a quella di attivazione delle fibre CT nell'uomo (1-10 cm/sec), determina gli stessi effetti fisiologici positivi in termini di frequenza cardiaca (diminuzione) e variabilità della frequenza cardiaca (incremento) e la modulazione delle medesime aree a livello del sistema nervoso centrale (in particolare la corteccia insulare). Inoltre, abbiamo dimostrato per la prima volta che suddetta stimolazione tattile determina l'aumento della temperatura del muso della scimmia. Il presente studio rappresenta la prima prova indiretta dell'ipotesi relativa alla modulazione del sistema delle fibre C-LTMRs durante lo sweeping e quindi della codifica della stimolazione tattile piacevole affiliativa a livello del sistema nervoso centrale ed autonomo, nei primati non umani. I dati preliminari qui presentati evidenziano la somiglianza tra il sistema delle fibre CT dell'uomo e del sistema C-LTMRs nei primati non umano, riguardanti il Social Touch. Nonostante ciò abbiamo riscontrato alcune discrepanze tra i risultati da noi ottenuti e quelli invece ottenuti dagli studi umani. La velocità media dello sweeping è di 9.31 cm / sec, rasente il limite superiore dell’intervallo di velocità che attiva le fibre CT nell'uomo. Inoltre, gli effetti autonomici positivi, in termini di battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca e temperatura a livello del muso, sono stati evidenziati durante lo sweeping eseguito con una velocità di 5 e 10 cm/sec, quindi al limite superiore dell’intervallo ottimale che attiva le fibre CT nell’uomo. Al contrario, lo sweeping eseguito con una velocità inferiore a 5 cm/sec e superiore a 10 cm/sec determina effetti fisiologici negativo. Infine, la corteccia insula sembra essere selettivamente modulata dallo stimolazione eseguita alla velocità di 5-13 cm/sec, ma non 1-5 cm/sec. Quindi, gli studi sul sistema delle fibre CT nell’uomo hanno dimostrato che la velocità ottimale è 1-10 cm/sec, mentre dai nostri risultati la velocità ottimale sembra essere 5-13 cm / sec. Quindi, nonostante l'omologia tra il sistema delle fibre CT nell'umano deputato alla codifica del tocco piacevole affiliativo ed il sistema delle fibre C-LTMRs nei primati non umani, ulteriori studi saranno necessari per definire con maggiore precisione la velocità ottimale di attivazione delle fibre C-LTMR e per dimostrare direttamente la loro attivazione durante lo sweeping, mediante la misurazione diretta della loro modulazione. Studi in questa direzione potranno confermare l'omologia tra lo sweeping in qualità di tocco affiliativo piacevole tra i primati non umani e la carezza tra gli uomini. Infine, il presente studio potrebbe essere un importante punto di partenza per esplorare il meccanismo evolutivo dietro la trasformazione dello sweeping tra primati non umani, azione utilitaria eseguita durante il grooming, a carezza, gesto puramente affiliativo tra gli uomini.

Behavioral expression of emotions and non-invasive assessment of physiological correlates in dogs (Canis familiaris)

The aim of this thesis was to validate the use of infrared thermography (IRT) to non-invasively measure emotional reactions to different situations in pet dogs (Canis familiaris). A preliminary test, aimed to evaluate the correlation between eye-temperature and rectal temperature in dog, was performed. Then, in three different situations, negative (veterinary visit), positive (palatable food rewards), and mildly stressing followed by mildly positive (separation from and reunion with the owner), variations in heat emitted from lacrimal caruncle (referred to as eye temperature) were measured with an infrared thermographic camera. In addition, heart rate and heart rate variability parameters were collected using a non-invasive heart rate monitor designed for human use and validated on dogs. All experiments were video recorded to allow behavioral coding. During the negative situation dogs’ level of activity and stress related behaviors varied across compared to the baseline and dogs showed an increase in eye temperature despite having a significant decrease in the level of activity. The positive situation was characterized by a peak in eye temperature and mean HR and dogs engaged in behaviors indicating a positive arousal, focusing on food treats and tail wagging but there were not variations in HRV during stimulation but only an increment in SDNN immediately after the stimulus. In the separation from and reunion with the owner dogs’ eye temperature and mean HR did not vary neither in the stressful nor in the positive situations, RMSSD increased after the positive episode, SDNN dropped during the two stimulations and it increased after the stimulations. During the separation from the owner dogs were mainly directed to the door or to the experimenter while during the reunion with the owner dogs were focused mainly on the owner and on the environment, exhibiting safe base effect. A different approach was used to assess the welfare of shelter dogs. Dogs were implanted with a telemeter and after implantation dogs were housed in sequence in four different situations lasting 1 week: alone, alone with toys and a stretch cot for sleeping, with an unknown, spayed, female, and alone with a daily 2-hours interaction with an experimenter. Two different approaches were tried: partially random extracted fragments from every week, behaviors from 8 a.m. to 4 p.m. were continuous during baseline and the female situation. Results showed different reactions by dogs to the different situations and interestingly not all enrichments were enjoyed by the dogs improving their welfare. Overall results suggest that IRT may represent a useful tool to investigate emotional reactions in dogs. Nevertheless, further research is needed to establish the specificity and sensivity of IRT in this context and to assess how different dogs’ characteristics, breed, previous experience and the valence and arousal elicited by the stimulus could influence the magnitude and type of the response. The role of HRV in understanding emotional valence and the one of telemeters in understanding long-term effects on sheltered dogs’ welfare is also discussed.

Stress management in mothers of children with Autism Spectrum Disorder : psychological characteristics, coping strategies and biological correlates

Un figlio con un Disturbo dello Spettro Autistico, caratterizzato da gravi difficoltà nelle relazioni, nei comportamenti e nella comunicazione, costringe tutto il sistema familiare a gestire un notevole stress dovuto alla gestione quotidiana di una patologia così complessa. Per questi motivi, i genitori necessitano di un sostegno il più possibile personalizzato rispetto alle caratteristiche del loro contesto familiare. Per fare questo sarebbe importante individuare quali siano i parametri correlati ai livelli di stress nei familiari di pazienti con autismo e che potrebbero avere un’influenza sul benessere familiare. Lo scopo di questo studio è quello di valutare quali caratteristiche di personalità, stili di coping e capacità di gestire le emozioni possano essere in relazione con la reattività individuale alle situazioni di stress, valutata attraverso alcuni correlati biologici, quali il livello di cortisolo (l’ormone dello stress) e la variabilità della frequenza cardiaca. L’ottica di ricerca applicata fa sì che gli obiettivi ultimi di questo lavoro siano anche quelli di diminuire l’accesso ai servizi per questi soggetti, considerando il fatto che progetti individualizzati di sostegno genitoriale costituiscono un fattore protettivo rispetto a conseguenze fisiche e psicologiche di disagio se implementati tenendo conto della variabilità individuale rispetto alle caratteristiche sopra citate.

Modulação autonômica cardíaca na distrofia muscular de Duchenne durante tarefa no computador

Introdução: A Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é caracterizada como uma fraqueza muscular progressiva que leva à incapacidade. Devido às dificuldades funcionais enfrentadas pelos indivíduos com DMD, o uso da tecnologia assistiva é essencial para proporcionar ou promover habilidades funcionais. Na DMD, além do comprometimento musculoesquelético, uma disfunção autonômica cardíaca também tem sido relatada. Assim, visamos investigar as respostas autonômicas agudas de indivíduos com DMD durante a realização de uma tarefa no computador. Método: A variabilidade da frequência cardíaca foi avaliada através de métodos lineares e não lineares, utilizando uma cinta torácica com equipamento de monitoramento de eletrocardiograma (ECG). Assim, 45 indivíduos foram incluídos no grupo com DMD e 45 no grupo de desenvolvimento típico (controle), avaliados for 20 minutos em repouso sentado e 5 minutos com a realização de uma tarefa no computador. Resultados: Os indivíduos com DMD apresentaram menor modulação cardíaca parassimpática durante o repouso, que diminuiu ainda mais durante a tarefa no computador. Conclusão: Indivíduos com DMD exibiram respostas autonômicas cardíacas mais intensas durante a tarefa no computador

Filtro respiratório reduz efeitos cardiovasculares associados à poluição: estudo randomizado, duplo-cego, controlado e cruzado em pacientes com insuficiência cardíaca (FILTER-HF trial)

Introdução A poluição do ar é um fator de risco associado com descompensação e mortalidade em pacientes com insuficiência cardíaca (IC). Objetivo Avaliar o impacto de um filtro de polipropileno sobre desfechos cardiovasculares em pacientes com IC e voluntários saudáveis durante exposição controlada à poluição. Métodos Ensaio clínico duplocego, controlado e cruzado, incluindo 26 pacientes com IC e 15 voluntários saudáveis, expostos a três protocolos diferentes de inalação randomizados por ordem: Ar Limpo; Exposição à Partículas de Exaustão do Diesel (ED); e ED filtrada. Os desfechos estudados foram função endotelial por índice de hiperemia reativa (RHi) e índice de aumento (Aix), biomarcadores séricos, variáveis de teste cardiopulmonar submáximo (caminhada de seis-minutos [tc6m]; consumo de oxigênio [VO2]; equivalente ventilatório de gás carbônico [VE/VCO2 slope]; consumo de O2 por batida [PulsoO2]) e variabilidade da frequência cardíaca (VFC). Resultados No grupo IC, a ED piorou o RHi [de 2,17 (IQR: 1,8-2,5) para 1,72 (IQR: 1,5-2,2); p=0,002], reduziu o VO2 [de 11.0 ± 3.9 para 8.4±2.8ml/Kg/min; p < 0.001], o tc6m [de 243,3±13 para 220,8 ± 14m; p=0,030] e o PulsoO2 [de 8.9 ± 1.0 para 7.8±0.7ml/bpm; p < 0.001]; e aumentou o BNP [de 47,0pg/ml (IQR: 17,3-118,0) para 66,5pg/ml (IQR: 26,5-155,5); p=0,004]. O filtro foi capaz de reduzir a concentração de poluição de 325±31 para 25±6?g/m3 (p < 0,001 vs. ED). No grupo IC, o filtro foi associado com melhora no RHi [2,06 (IQR: 1,5-2,6); p=0,019 vs. ED); aumento no VO2 (10.4 ± 3.8ml/Kg/min; p < 0.001 vs. ED) e PulsoO2 (9.7±1.1ml/bpm; p < 0.001 vs. ED); e redução no BNP [44,0pg/ml (IQR: 20,0-110,0); p=0,015 vs. ED]. Em ambos os grupos, a ED reduziu o Aix, sem efeito do filtro. O uso do filtro foi associado com maior ventilação e reinalação de CO2. Outras variáveis pesquisadas como VE/VCO2 slope e VFC não sofreram influências entre os protocolos. Conclusão A poluição do ar afetou adversamente o desempenho cardiovascular de pacientes com IC. Este é o primeiro ensaio clínico demonstrando que um simples filtrorespiratório pode prevenir a disfunção endotelial, a intolerância ao exercício e o aumento do BNP associados à poluição em pacientes com IC. O uso de máscaras com filtro tem o potencial de reduzir a morbidade associada à IC. Identificador ClinicalTrials.gov: NCT01960920

Mental Preparation for Piano Performance Using Principles of Aikido

Thesis (D.M.A.)--University of Washington, 2016-05

Diabetic cardiomyopathy: Evidence, mechanisms, and therapeutic implications

The presence of a diabetic cardiomyopathy, independent of hypertension and coronary artery disease, is still controversial. This systematic review seeks to evaluate the evidence for the existence of this condition, to clarify the possible mechanisms responsible, and to consider possible therapeutic implications. The existence of a diabetic cardiomyopathy is supported by epidemiological findings showing the association of diabetes with heart failure; clinical studies confirming the association of diabetes with left ventricular dysfunction independent of hypertension, coronary artery disease, and other heart disease; and experimental evidence of myocardial structural and functional changes. The most important mechanisms of diabetic cardiomyopathy are metabolic disturbances (depletion of glucose transporter 4, increased free fatty acids, carnitine deficiency, changes in calcium homeostasis), myocardial fibrosis (association with increases in angiotensin II, IGF-I, and inflammatory cytokines), small vessel disease (microangiopathy, impaired coronary flow reserve, and endothelial dysfunction), cardiac autonomic neuropathy (denervation and alterations in myocardial catecholamine levels), and insulin resistance (hyperinsulinemia and reduced insulin sensitivity). This review presents evidence that diabetes is associated with a cardiomyopathy, independent of comorbid conditions, and that metabolic disturbances, myocardial fibrosis, small vessel disease, cardiac autonomic neuropathy, and insulin resistance may all contribute to the development of diabetic heart disease.

Pulse transit time changes observed with different limb positions

Pulse transit time (PTT) is a non-invasive measure of arterial compliance. It can be used to assess instantaneous blood pressure (BP) changes in continual cardiovascular measurement such as during overnight respiratory sleep studies. In these studies, periodic changes in limb position can occur randomly. However, little is known about their possible effects on PTT monitored on the various limbs. The objective of this study was to evaluate PTT differences on all four limbs during two positional changes (lowering and raising of a limb). Ten healthy adults (seven male) with a mean age of 27.0 years were recruited in this study. The results showed that the limb that underwent a positional change had significant (p < 0.05) local PTT differences when compared to its nominal baseline value, whereas PTT changes in the other remaining limbs were insignificant (p > 0.05). The mean PTT value measured from a vertically-raised limb increased by 42.7 ms, while it decreased by 28.1 ms with a half-lowered limb. The PTT differences observed during positional change can be contributed to by the complex interactions between hydrostatic pressure changes, autonomic and local autoregulation experienced in these limbs. Hence the findings herein suggest that PTT is able to reflect local circulatory responses despite changes in the position of other limbs. This can be useful in prolonged clinical observations where limb movements are expected.

Relations between physiologic parameters and pulse transit time during loaded breathing

Pulse transit time (PTT) is a non-invasive measure, defined as time taken for the pulse pressure waves to travel from the R-wave of electrocardiogram to a selected peripheral site. Baseline PTT value is known to be influenced by physiologic variables like heart rate (HR), blood pressure (BP) and arterial compliance (AC). However, few quantitative data are available describing the factors which can influence PTT measurements in a child during breathing. The aim of this study was to investigate the effects of changes in breathing efforts on PTT baseline and fluctuations. Two different inspiratory resistive loading (IRL) devices were used to simulate loaded breathing in order to induce these effects. It is known that HR can influence the normative PTT value however the effect of HR variability (HRV) is not well-studied. Two groups of 3 healthy children ( 0.05) HR changes during all test activities. Results showed that HRV is not the sole contributor to PTT variations and suggest that changes in other physiologic parameters are also equally important. Hence, monitoring PTT measurement can be indicative of these associated changes during tidal or increased breathing efforts in healthy children.

Altered blood vessel responses in the eye and finger in coronary artery disease

Cardiac function, such as heart rate variability, is abnormal in coronary artery disease, but its relation with the function of ocular and nail-fold blood vessels is unknown. The hypothesis was that there is abnormal retinal and peripheral microvascular endothelial function compared with large blood vessel and cardiac function. Twenty-four patients with coronary artery disease (CAD) and 30 healthy, age- and sex-matched control subjects were enrolled in the study.

Ocular and systemic markers for vascular function in those at risk of type 2 diabetes mellitus and cardiovascular disease

The devastating impact of Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) -related morbidity and mortality on global healthcare is escalating with higher prevalences of obesity, poor diet, and sedentary lifestyles. Therefore, the clinical need for early diagnosis and prevention in groups of high-risk individuals is necessary. The purpose of this thesis was to investigate the use of surrogate markers, namely retinal vascular function, to determine future vascular endothelial dysfunction, atherosclerosis, large vessel disease and cardiovascular risk in certain groups. This namely covered normoglycaemic and normotensive South Asians (SAs), those with Impaired-Glucose Tolerance (IGT) and individuals with a familial history (FH) of T2DM. Additionally the effect of overweight and obesity was studied. The techniques and modified protocols adopted for this thesis involved the investigation of endothelial function by means of vascular reactivity at the ocular and systemic level. Furthermore, the relationships between retinal and systemic function with circulating markers for endothelial cell function and cardiovascular risk markers were explored. The principal studies and findings of the research were: Vascular Function in Normoglycaemic Individuals with and without a FH of T2DM WE FH individuals exhibited higher levels of total cholesterol levels that correlated well with the retinal arterial dilation amplitude to flicker light stimulus. However this did not extend to noticeable differences in markers for endothelial cell damage and impaired retinal and systemic function. Vascular Function in Normoglycaemic South-Asians vs. White-Europeans without a FH and Vascular Disturbances Compared to healthy WEs (normo -glycaemic and -tensive), SA participants exhibited levels of dyslipidaemia and a state of oxidative stress that extended to impaired vascular function as detected by reduced brachial artery flow-mediated dilation, slower retinal arterial vessel dilation reaction times (Appendix 3) and steeper constriction profiles. Furthermore, gender sub-group analysis presented in a sub-chapter shows that SA males demonstrated 24-hour systemic blood pressure (BP) and heart rate variability (HRV) abnormalities and heightened cardiovascular disease (CVD) risk. Vascular Function in Individuals Newly Diagnosed with IGT as compared to Normoglycaemic Healthy Controls Newly-diagnosed WE and SA IGT patients showed a greater risk for CVD and T2DM progression by means of 24-hour BP abnormalities, dyslipidaemia, increased carotid artery intimal-media thickness (c-IMT), Framingham scores and cholesterol ratios. Additionally, pre-clinical markers for oxidative stress and endothelial dysfunction, as evident by significantly lower levels of plasma glutathione and increased levels of von-Willebrand factor in IGT individuals, extended to impaired vascular systemic and retinal function compared to normal controls. This originally shows retinal, systemic and biochemical disturbances in newly-diagnosed IGT not previously reported before. Vascular Function in Normal, Overweight and Obese Individuals of SA and WE Ethnicity In addition to the intended study chapters, the thesis also investigated the influence of obesity and overweight on vascular function. Most importantly, it was found for the first time that compared to lean individuals it was overweight and not obese individuals that exhibited signs of vascular systemic and ocular dysfunction that was evident alongside markers of atherosclerosis, CVD risk and endothelial damage.

Autonomic dysfunction in unselected and untreated primary open angle glaucoma patients:A pilot study

Purpose: To investigate the presence of silent cardiac ischaemic episodes and the status of autonomic function in consecutive, newly diagnosed and untreated primary open-angle glaucoma patients. Methods: Twenty-four consecutively diagnosed glaucoma patients and 22 age-matched controls were subjected to ambulatory 24-h blood pressure (BP) and electrocardiogram (ECG) monitoring by using Cardiotens-01 (Meditech Ltd). Based on the ECG recordings, heart rate variability (HRV) frequency domain parameters [low-frequency (LF), high-frequency (HF) and LF/HF ratio] were calculated and analysed in the two study groups. Results: Glaucoma patients demonstrated higher LF and LF/HF values than normal subjects for both the active period (p = 0.020 and 0.029) and the passive period (p = 0.044 and 0.049 respectively). HRV parameters were similar in patients and controls suffering from silent cardiac ischaemia (p > 0.05); however, glaucoma patients with normal ECG demonstrated higher LF and LF/HF values during the active period of the 24-h measurement period than control subjects characterized by the same cardiac activity (p = 0.010 and 0.021 respectively). Conclusion: Independent of a history and/or clinical signs of cardiovascular disease, glaucoma patients exhibit abnormal autonomic function. © 2007 The Authors.

Behavioural correlates of ocular accomodation and the autonomic nervous system

The binding issue of th is thesis was the examination of workload, induced by relinotopic and spatiotopic stimuli, on both the ocu lomotor and cardiovascular systems together with investigating the covariation between the two systems - the 'eye-heart' link. Further, the influence of refractive error on ocular accommodation and cardiovascular function was assessed. A clinical evaluation was undertaken to assess the newly available open-view infrared Shin-Nippon NVision-K 5001 optometer, its benefit being the capability to measure through pupils = 2.3 mm. Measurements of refractive error taken with the NVision-K were found to be both accurate (Difference in Mean Spherical Equivalent: 0.14 ± 0.35 D; p = 0.67) and repeatable when compared to non-cycloplegic subjective refraction. Due to technical difficulties, however, the NVision-K could not be used for the purpose of the thesis, as such, measures of accommodation were taken using the continuously recording Shin-Nippon SRW-5000 openview infrared optometer, coupled with a piezo-electric finger pulse transducer to measure pulse. Heart rate variability (HRV) was spectrally analysed to determine the systemic sympathetic and parasympathetic components of the autonomic nervous system (ANS). A large sample (n = 60), cross-sectional study showed late-onset myopes (LOMs) display less accurate responses when compared to other refractive groups at high accommodative demand levels (3 .0 0 and 4.0D). Tonic accommodation (TA) was highest in the hypermetropes, fo llowed by emmetropes and early-onset myopes while the LOM subjects demonstrated statistically significant lower levels of TA. The root-meansquare (RMS) value of the accommodative response was shown to amplify with increased levels of accommodative demand. Changes in refractive error only became significant between groups at higher demand levels (3.0 D and 4.0 D) with the LOMs showing the largest magnification in oscilIations. Examination of the stimulus-response cross-over point with the unit ratio line and TA showed a correlation between the two (r = 0.45, p = 0.001), where TA is approximately twice the dioptric value of the stimulus-response cross-over point. Investigation of the relationship between ocular accommodation and systemic ANS function demonstrated covariation between the systems. Subjects with a faster heart rate (lower heart period) tended to have a higher TA value (r = -0.27, p < 0.05). Further, an increase in accommodative demand accompanies a faster heart rate. The influence of refractive error on the cardiovascular response to changes in accommodative demand, however, was equivocal. Examination of the microfluctuations ofacconunodation demonstrated a correlation between the temporal frequency location of the accommodative high Frequency component (HFC) and the arterial pulse frequency. The correlation was present at a range of accommodative demands from 0.0 D to 4.0 D and in all four refractive groups, suggesting that the HFC was augmented by physiological factors. Examination of the effect of visual cognition on ocular accommodation and the ANS confirmed that increasing levels of cognition affect the accommodative mechanism. The accommodative response shifted away from the subject at both near and far. This shift in accommodative response accompanied a decay in the systemic parasympathetic innervation to the heart. Differences between refractive groups also existed with LOMs showing less accurate responses compared to emmetropes. This disparity, however, appeared to be augmented by the systemic sympathetic nervous system. The investigations discussed explored Ihe role of oculomotor and cardiovascular fu nction in workload enviromnents, providing evidence for a behavioural link between the cardiovascular and oculomotor systems.

Subject identification via ECG fiducial-based systems:influence of the type of QT interval correction

Electrocardiography (ECG) has been recently proposed as biometric trait for identification purposes. Intra-individual variations of ECG might affect identification performance. These variations are mainly due to Heart Rate Variability (HRV). In particular, HRV causes changes in the QT intervals along the ECG waveforms. This work is aimed at analysing the influence of seven QT interval correction methods (based on population models) on the performance of ECG-fiducial-based identification systems. In addition, we have also considered the influence of training set size, classifier, classifier ensemble as well as the number of consecutive heartbeats in a majority voting scheme. The ECG signals used in this study were collected from thirty-nine subjects within the Physionet open access database. Public domain software was used for fiducial points detection. Results suggested that QT correction is indeed required to improve the performance. However, there is no clear choice among the seven explored approaches for QT correction (identification rate between 0.97 and 0.99). MultiLayer Perceptron and Support Vector Machine seemed to have better generalization capabilities, in terms of classification performance, with respect to Decision Tree-based classifiers. No such strong influence of the training-set size and the number of consecutive heartbeats has been observed on the majority voting scheme.