自律神経活動を評価するための心電図RRI変動解析システム

※アーカイブの成果情報は、発表されてから年数が経っており、情報が古くなっております。
同一分野の研究については、なるべく新しい情報を検索ください。

要約

心電計より得られる心電図を取り込みながら、その場でRRI(R-R時間間隔)変動を解析するシステムを開発した。本装置は、携帯型パーソナルコンピュー タとカード型ADコンバータで構成されており可搬性が高く、RRIにより自律神経活動を評価する手法の開発に有効である。

  • 担当:畜産試験場 飼養環境部 施設研究室  生理部 神経生理研究室
  • 連絡先: 0298-38-8678、0298-38-8644
  • 部会名:畜産、草地・飼料利用
  • 専門:飼育管理
  • 対象:家畜類
  • 分類:研究

背景・ねらい

恐怖等でストレスを感じると心臓の鼓動が速くなる。このように、自律神経活動は心電図のRRI(R-R時間間隔)の変動として現れることから、これをストレス評価に適用できる可能性がある。しかし、その解析は煩雑であり適用事例が少なく評価法が確立されていない。そこで、RRI変動を迅速に解析するシステムを開発して、心拍変動により牛のストレスを解析・評価する手法の開発へ資する。

成果の内容・特徴

  • 開発したシステム(図1)では、小型テレメータ等から得られる心電図をADコンバータを介してパーソナルコンピュータに取り込み、ほぼリアルタイムでRRI変動の解析を行う。解析項目は、1RRIの標準偏差、2交感神経活動を推測するための低周波帯域(LF)のパワースペクトル密度、3副交感神経活動を推測するための高周波帯域(HF)のパワースペクトル密度、4自律神経機能の状態を推測するための両帯域のパワー面積比 (LF/HF値)である。これらを求めるために、RRIを 100ms間隔でラグランジェ補間した後、ハニングウィンドを掛け、任意の点数(128～65536点)で離散フーリエ変換してパワースペクトルを算出している。なお、本システムでは、これら一連の演算を1セグメント208.8sとして逐次繰り返えしており、解析結果は画面上に表示されるとともにハードディスクへ記録される。
  • 本システムの適用事例として、雰囲気温度0°C、相対湿度60%に設定した環境実験室内でタイストールに係留したホルスタイン雄子牛(6週齢、体重約60kg)のLF/HF値の推移を(図2)に示す。ただし、LF帯域を0.03～0.15Hz、HF帯域を0.15～0.5Hzとした。給餌および人の入退室等によって自律神経活動が変動する様子が窺える。

成果の活用面・留意点

  • 開発した解析システムは、牛等のRRI変動をその場で解析できる装置であり、従来と比べ解析が迅速に行われるため、RRI変動により自律神経活動を評価する研究において活用できる。
  • (図2)に示す解析事例では、ヒトや緬羊等で得られたLFおよびHFの周波数帯域を使用している。しかし、牛の性別・年齢等が周波数帯域に及ぼす影響について不明な点が多く、自律神経活動の評価に適用するためには、さらに検討が必要である。

具体的データ

図1.心拍変動解析法

図2.RRI変動解析例

その他

  • 研究課題名:心拍数の変動による搾乳ストレス評価法の開発と搾乳制御技術の最適化
  • 予算区分:経常(場内プロ)
  • 研究期間:平成9年度(平成9年度)