最大エントロピー法を利用した魚類心拍変動の周波数分析  [in Japanese] Power Spectrum Analysis of Fish Heart Rate Variability Using Maximum Entropy Method  [in Japanese]

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Abstract

一方、心電図にはこのような数拍分の拍動間隔を平均した心拍数のみならず、他の多くの生理情報が含まれているため、魚類の心電図解析においてもその詳細な解析の重要性が指摘されている。中でも多数の連続した心拍間隔のゆらぎが自律神経系の緊張状態を表すことが高等動物において既に知られており、魚類においても時系列の周波数成分から生理状態を推測することが可能であると考えられる。しかし、これまで行われてきた魚類心電図を利用した研究では、心拍変動の周期性について詳細に検討した事例は少なく、卓越周波数成分が自律神経のどのような状態を表すのかについても明らかにされていない。陸上動物と比較してノイズ混入等の障害の多い魚類生体電気情報の定量的解析技術の進展が魚類生理の詳細な解明に必要であり、水産情報工学的に解決すべき課題でもある。本報告では、魚類心電図から心拍間隔時系列の周波数成分を求め、その卓越成分をもとに自律神経系の状態を推測する際の指針を得ることを目的とした。

Power spectral analysis of heart rate variability is used to determine activities of autonomic nerve systemcomponents regulating heartbeat in humans and other mammals. The power spectrum of heartbeat variability isassociated with autonomic nerve system. High frequency components of power spectrum, in particular, representparasympathetic (vagal) nerve activation. In this study, the power spectral analysis was applied to quantitativelyevaluate fish physiological conditions through ECG recordings. Noise in actively swimming fish can not be isolatedand the baseline of ECG is distorted making it difficult to obtain clear and continuous recordings. Maximumentropy method (MEM) was introduced to overcome this problem. MEM generates power spectrum clearly usingrelatively limited data to analyze heartbeat variability. Continuous R-R intervals were measured before and aftersubjecting the fish to hypoxia and anesthesia (using MS-222) to simulate increase and decrease of vagal nerveactivity, respectively. It was observed that when vagal nerve was active the relatively high frequency component(0.3-0.5 cycle/beat) of the spectral power of heartbeat variability increased. On the contrary, when vagal nervewas inactive this component vanished. It is inferred that high frequency bands of spectral power of R-R intervalsalso represent the vagal nerve activity in fish.

Journal

  • Journal of Fisheries Engineering

    Journal of Fisheries Engineering 38(2), 145-150, 2001-10-25

    The Japanese Society of Fisheries Engineering

References:  18

Cited by:  1

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    10008274151
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN10278554
  • Text Lang
    JPN
  • Article Type
    Journal Article
  • ISSN
    09167617
  • NDL Article ID
    5992361
  • NDL Source Classification
    ZR26(科学技術--農林水産--水産)
  • NDL Call No.
    Z18-1327
  • Data Source
    CJP  CJPref  NDL  J-STAGE  JASI 
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