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心率变异性:对自我调节能力和健康风险的生理机制,评估的新视角(Part III)

摘要

这是本篇文章第三部分,主要是关于HRV与生理一致性的介绍以及文章的总结部分,也是本篇文章的最后一部分。


一致性

一致性这个术语下所包含的各种概念已经成为量子物理学,宇宙学,生理学,脑和意识研究等领域的核心。在物理学和生理学中,一致性用于描述不同振荡系统之间的同步程度。这种相干性称为交叉相干,当身体的两个或两个以上振荡系统(如呼吸和心律)以相同频率工作时,会发生相干。一致性描述了单个振荡系统内的一致活动, 如正弦波的频率,幅度和形状越稳定,一致性程度越高。当与其他耦合的系统连贯性增加时,它可以让其他系统有更高的同步性和更高效的功能。例如,在心脏,呼吸和BP节律之间,以及非常低频率的脑节律,颅骶节律和跨皮肤测量的电位之间。

本篇文章引入了术语“生理一致性”来描述任何给定时间段系统内各种活动的节奏,和谐和稳定的程度.这种和谐秩序表现一个有效或最优的连贯系统功能直接影响生活。相反,不稳定的,不一致的活动模式表示一个不连贯的系统,其功能反映了生活过程中的压力和能量利用效率低下。具体而言,可以通过HRV分析来测量心脏相干性(也称为心脏相干性或共振性),其中人的心律模式在大约0.1Hz(10秒)的频率处变得更有序且正弦波。连贯的心律被定义为相对谐波,正弦波状信号,在LF区域中具有非常窄的高振幅峰值,在VLF或HF区域中没有主要峰值。通过确定HRV功率谱0.04 Hz至0.26 Hz范围内的最大峰值,计算0.030 Hz宽的窗口积分,以该区域中最高峰值为中心的积分,然后计算整个总功率光谱。相干比表示为:(峰值功率/ [总功率 - 峰值功率]),生理一致性包括用于量化各种类型的相干性测量的具体方法,例如交叉相干性(呼吸,BP和心脏之间的频率节律),系统之间的同步(例如,各种脑电图[EEG]节律与心动周期之间的同步),自动连贯性(单个波形的稳定性,如呼吸或HRV模式)和系统共振。

我们介绍了HeartRhythm Coherence假说,该假设指出,每搏输入心率活动的模式和稳定性在“宏观时间尺度”(即从数秒到数分钟而不是仅在单个心动周期内)编码信息,会影响认知表现和情绪体验。连贯模型采用了一种动态系统方法,其重点在于通过自我管理技术来增加个体的自我监管能力,从而诱发心脏节律中反映的生理变化。生命系统中的节奏活动反映了对相互关联的生物、社会和环境网络的调节,并且重要的相关信息会被编码在生理活动的动态模式中。我们的论点是,一般情况下的积极情绪以及自我诱发的积极情绪,将整个系统转变成与改善系统性能、自我调节能力和整体健康状况相关的生理模式。最近的独立工作已经证明了这一点,即通过神经网络方法进行模式识别,从HRV信号中检测离散情绪状态的准确率达到75%。一些研究表明,在积极的情绪中正弦波形式自然的出现在心脏的节律中,且没有任何呼吸意识的改变。这可能是由于皮质下结构影响延髓心肺呼吸控制系统的振荡输出。

 

HRV一致性增加迷走神经传入通信量

感觉神经元的特性之一是它们对其调节检测功能(例如HR,BP)的变化速率增加最敏感。在心脏一致性增加期间,通常会增加血压和心率变异的范围,表现为感觉神经元变化率增加,然后导致放电率增加,从而增加迷走神经传入通信量。最近一项使用心跳诱发电位的研究表明,以10秒的节律使用节奏性呼吸增加了HRV的范围和节律的连贯性,并且也增加了EEG心跳诱发电位的N200振幅电位

解剖和刺激的研究表明,脊髓中的丘脑性疼痛通路被迷走神经传入神经抑制超过了正常内在水平。几项研究表明,教导患者自我调节技术,增加HRV的一致性可以减少疼痛和体力活动限制。在对严重脑损伤患者进行的一项研究中发现,情绪自我调节训练可以显着提高连贯性比率和注意力分数。参与者情绪控制的评分与HRV一致性改善措施有相关性。HRV生物反馈的常规实践导致压力反射增益的持续改善,且不受心血管和呼吸系统的影响。因此,反复进行心脏一致性练习可以重置压力反射系统,从而非侵入性地增加传入神经活动。

Porges认为,ANS的发展——特别是迷走神经——对于情绪体验和社会参与系统的发展至关重要。作为人类,我们不仅限于战斗,飞行或冻结反应。当我们遇到挑战,分歧或压力时,我们可以自我调节和发起亲社会行为。 Porges认为,社会参与系统的健康功能取决于迷走神经的正常功能,迷走神经起到“迷走神经刹车”的作用,迷走神经活动的测量可以作为一个人自我调节能力的标志。他的理论还表明,ANS的进化和健康功能决定了情绪表达范围,交流质量和自我调节情绪和行为能力的范围。

 

提高心脏连贯性的自我调节技术

通过使用迷走神经刺激可以治疗各种疾病——如抑郁症、癫痫症和疼痛。许多研究表明,在HRV生物反馈支持下,以每分钟6次呼吸的速度进行呼吸的实践可以诱发连贯性节律并具有广泛的益处。除临床应用外,HRV一致性反馈训练还用于支持教育,公司,执法和军事环境中的自我管理技能获取。有几种系统可以评估用户心脏节律的连贯程度。例如emWavePro或iOS设备的Inner Balance,Relaxing Rhythms(Wild Divine,Boulder City,Nevada)和Stress Resilience Training System。这些系统中的大多数使用无创耳垂或手指脉搏传感器,并显示用户的心律以提供他们的一致性水平的反馈。

与HRV一致性生物反馈相结合的训练已被证明可以增加复原力并加速从压力源或创伤中恢复。自我诱发的积极情绪可以转变为增加心脏连贯性,而没有改变呼吸节律的意向。通常,当人们能够自我激活积极或平静的感觉而不是专注于呼吸时,他们可以享受感觉上的转变,并且能够在更长的时间内保持高水平的连贯性。

一些组合使用各种自我调节技术的研究发现,HRV一致性与认知功能和自我调节能力的改善之间存在显着相关性。例如,一项关于注意缺陷多动障碍中学生的研究显示,短期和长期记忆能力有显着改善,集中注意力改善,家庭和学校的行为显着改善。研究41名从事飞行模拟器任务的战斗机飞行员发现较高水平的表现和心脏节律一致性以及较低水平的挫折之间存在显着相关性。一项对最近从伊拉克返回且被诊断患有PTSD士兵的研究发现,相对短暂的HRV一致性训练与实施快速连贯技术相结合,可显着改善自我调节能力以及认知功能。其他研究显示,这些训练可以让副交感神经活动(迷走神经张力)增加,皮质醇减少和脱氢表雄酮增加,高血压人群血压和压力测量值降低,降低医疗费用,显着改善充血性心力衰竭患者的功能。

此外,一项对惩教人员的研究显示,收缩压和舒张压、总胆固醇、空腹血糖、总体压力、愤怒、疲劳和敌意均下降,警务人员进行的几项研究也取得了类似的结果。除了情绪自我调节技术之外,还有其他方法可以提高HRV的一致性。例如,一项对禅宗僧侣的研究发现,具有较多冥想经验的僧侣在其静息记录期间倾向于具有更连贯的心律,成为僧侣时间少于2年的则没有。自体训练的研究也显示HRV一致性增加,并发现心脏一致性与脑电图α活性密切相关。作者认为,心脏连贯性可能是冥想状态的一般标志。然而,这并不表明所有的冥想或祈祷类型都会增加连贯性,除非连贯性状态是以10秒钟节律为中心的呼吸或积极情绪的激活。例如,背诵瑜伽咒语和使用念珠或小珠祈祷的研究发现,通过有节奏地呼吸产生连贯的节奏比随机的语言表达或呼吸更能增加连贯性,作者将这一发现的机制归因于每分钟6次循环的呼吸模式。在一项关于五种不同类型的祷告对心率变异性的影响的研究中,发现所有类型的祷告都引发了心脏连贯性的增加。然而,感恩和衷心的祈祷有明确更高的一致性水平。

 

总结

HRV是相互依存的监管体系的一种新兴性质,它在不同的时间尺度上运作以适应环境和心理挑战。HRV的生理机制是复杂的,涉及从前额叶和岛叶皮层跨越到内在心脏神经系统的神经轴,延髓和内在心脏神经系统。 HRV可作为各种监管系统功能的指标,监管评估可能为自主平衡模型提供一种替代方案。由于HRV LF谱带主要反映心脏和延髓之间的迷走神经介导的传播,所以静息测量不应该用作反应交感神经活性的标记。基于24小时监测,与HF节律相比,ULF和VLF的节律与整体健康状态更密切相关。有关VLF节奏机制的新观点表明,这种节奏的主要来源在心脏本身。血管介导的HRV似乎代表心理自我调节控制的指标,因此具有更大静息HRV的个体在执行功能测试中表现更好。

除了评估监管能力之外,HRV在实时反馈的情况下,可以帮助恢复监管能力。心律一致性方法培训的人员在LF区域(通常约0.1 Hz)产生具有单一峰值的自动一致心律,VLF和HF区域没有明显的峰值。情绪自我调节策略可能有助于改善客户的健康和表现。许多研究已经提供证据表明,由有意激活积极情绪组成的连贯性训练与HRV一致性反馈配对可能有助于显着改善各种人群的健康和福利指标。



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