Skip to main content
Erschienen in:

03.08.2020 | Original Article

Hold your breath: peripheral and cerebral oxygenation during dry static apnea

verfasst von: Janne Bouten, Jan G. Bourgois, Jan Boone

Erschienen in: European Journal of Applied Physiology | Ausgabe 10/2020

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Purpose

Acute breath-holding deprives the human body from oxygen. In an effort to protect the brain, the diving response is initiated, coupling several physiological responses. The aim of this study was to describe the physiological responses to apnea at the cardiac, peripheral and cerebral level.

Methods

31 physically active subjects (17 male, 14 female, 23.3 ± 1.8 years old) performed a maximal static breath-hold in a seated position. Heart rate (HR), muscle and cerebral oxygenation (by means of near-infrared spectroscopy, NIRS) were continuously measured. RM MANOVA’s were used to identify changes in HR, peripheral (mTOI) and cerebral (cTOI) tissue oxygenation and oxygenated (O2Hb) and deoxygenated (HHb) hemoglobin during apnea.

Results

Average apnea duration was 157 ± 41 s. HR started decreasing after 10 s (p < 0.001) and dropped on average by 27 ± 14 bpm from baseline (p < 0.001). mTOI started decreasing 10 s after apnea (p < 0.001) and fell by 8.6 ± 4.0% (p < 0.001). Following an immediate drop after 5 s (p < 0.001), cTOI increased continuously, reaching a maximal increase of 3.7 ± 2.4% followed by a steady decrease until the end of apnea. cTOI fell on average 5.4 ± 8.3% below baseline (p < 0.001).

Conclusion

During apnea, the human body elicits several protective mechanisms to protect itself against the deprivation of oxygen. HR slows down, decreasing O2 demand of the cardiac muscle. The decrease in mTOI and increase in cTOI imply a redistribution of blood flow prioritizing the brain. However, this mechanism is not sufficient to maintain cTOI until the end of apnea.
Literatur
Zurück zum Zitat Klem GH, Lüders H, Jasper HH, Elger C (1999) The ten-twenty electrode system of the International Federation. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Electroencephalogr Clin Neurophysiol Suppl 52:3–6PubMed Klem GH, Lüders H, Jasper HH, Elger C (1999) The ten-twenty electrode system of the International Federation. The International Federation of Clinical Neurophysiology. Electroencephalogr Clin Neurophysiol Suppl 52:3–6PubMed
Zurück zum Zitat Pescatello SL, Arena R, Riebe D, Thompson DP (eds) (2013) ACSM’s guidelines for exercise testing and prescription, ninth. American College of Sports Medicine, Baltimore Pescatello SL, Arena R, Riebe D, Thompson DP (eds) (2013) ACSM’s guidelines for exercise testing and prescription, ninth. American College of Sports Medicine, Baltimore
Zurück zum Zitat Schagatay E, Van Kampen M, Andersson J (1999) Effects of repeated apneas on apneic time and diving response in non-divers. Undersea Hyperb Med 26:143–149PubMed Schagatay E, Van Kampen M, Andersson J (1999) Effects of repeated apneas on apneic time and diving response in non-divers. Undersea Hyperb Med 26:143–149PubMed
Zurück zum Zitat Schagatay E, Andersson JP, Hallen M, Birger P (2001) Selected contribution: role of spleen emptying in prolonging apneas in humans. J Appl Physiol 90:1623–1629CrossRef Schagatay E, Andersson JP, Hallen M, Birger P (2001) Selected contribution: role of spleen emptying in prolonging apneas in humans. J Appl Physiol 90:1623–1629CrossRef
Metadaten
Titel
Hold your breath: peripheral and cerebral oxygenation during dry static apnea
verfasst von
Janne Bouten
Jan G. Bourgois
Jan Boone
Publikationsdatum
03.08.2020
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
European Journal of Applied Physiology / Ausgabe 10/2020
Print ISSN: 1439-6319
Elektronische ISSN: 1439-6327
DOI
https://doi.org/10.1007/s00421-020-04445-y

Neu im Fachgebiet Arbeitsmedizin

Schwangerschaftsabbrüche und Lebenslagen: Erkenntnisse auf Basis von pairfam-Daten

Schwangerschaftsabbrüche nehmen in der öffentlichen Debatte großen Raum ein. Derzeit steht beispielsweise erneut die Strafbarkeit von Abbrüchen zur Diskussion, die bisher im Strafgesetzbuch in § 218 ff. geregelt ist. Eine von der Bundesregierung …

IQWiG-Evidenzbericht zum Thema psychische Folgen eines Schwangerschaftsabbruchs

Das Institut für Qualität und Wirtschaftlichkeit im Gesundheitswesen (IQWiG) wurde vom Bundesministerium für Gesundheit beauftragt, bei der Weiterentwicklung der S2k-Leitlinie „Schwangerschaftsabbruch im ersten Trimenon“ zu einer S3-Leitlinie zu …

Schwangerschaftsabbrüche in Deutschland – Ergebnisse der Bundesstatistik

Nach einem Rückgang der Zahl der Schwangerschaftsabbrüche von ungefähr 130.000 jährlichen Abbrüchen in den Jahren von 1996 bis 2004 auf ca. 100.000 Fälle ab 2013/2014 gab es zuletzt wieder einen gewissen Anstieg auf 106.000 Abbrüche in 2023. Der …

Innovationen in der Versorgung von Schwangerschaftsabbrüchen während der COVID-19-Pandemie in Deutschland, Frankreich und Großbritannien

Die COVID-19-Pandemie hatte drastische Auswirkungen auf die Gesundheitssysteme vieler Länder. Zur Aufrechterhaltung der Versorgung mussten umgehend Lösungen gefunden werden, wobei sich auch das Potenzial ergab, Innovationen zu beschleunigen. So …