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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.

ID:('ky', 34)

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

Variables

$SNS$

Actividad simpática normalizada

$1$

$u_{stress}$

Entrada de estrés

$1$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 303)

Storyboard

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

Variables

$PNS$

Actividad parasimpática normalizada

$1$

$SNS$

Actividad simpática normalizada

$1$

$A_{resp}$

Amplitud respiratoria

$1$

$f_{resp}$

Frecuencia respiratoria

$Hz$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 304)

Storyboard

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

Variables

$PNS$

Actividad parasimpática normalizada

$1$

$SNS$

Actividad simpática normalizada

$1$

$HR$

Frecuencia cardiaca

$1/s$

$SBP$

Presión sistólica

$Pa$

ID:('gm', 305)

Storyboard

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

Variables

$HR$

Frecuencia cardiaca

$1/s$

$RR$

Intervalo entre latidos

$s$

ID:('gm', 306)

Storyboard

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

Variables

$RMSSD$

Variabilidad vagal de RR

$s$

ID:('gm', 307)

Storyboard

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

Variables

$LF/HF$

Razón simpático-vagal

$1$

$P_{HF}$

Potencia HF espectral HRV

$s²$

$P_{LF}$

Potencia LF espectral HRV

$s²$

ID:('gm', 308)

Storyboard

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

Variables

$BRS$

Sensibilidad barorrefleja

$s/Pa$

ID:('gm', 309)

Storyboard

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

Variables

$SC$

Conductancia de piel

$S$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 310)

Storyboard

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

Variables

$A$

Área pupilar

$m²$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 311)

Storyboard

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

Variables

$SNS$

Actividad simpática normalizada

$1$

$R_{vasc}$

Resistencia vascular

$Pa·s/m³$

ID:('gm', 312)