УДК: 612.821.6
Трубачев В.В., Трубачева В.С.
ФГБОУВО Марийский государственный университет; кафедра фундаментальной медицины; кафедра биохимии, клеточной биологии и микробиологии 424000, Россия, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 1.

Вариабельность сердечного ритма при навязанном дыхании у спортсменов

Аннотация
В работе рассматривается вопрос о когнитивновисцеральной интеграции, осуществляемой в пространстве вариабельности сердечного ритма (ВСР), управляемого навязанной частотой дыхания. Исследования проведены на 32 молодых испытуемых, спортсменах и не спортсменах, в 3 минутных сеансах при ступенчатом снижении частоты дыхания от 14 до 4 раз/мин, отслеживаемом на мониторе. Связанные с дыханием медленные модуляции сердечного ритма оценивались по частотным и временным показателям ВСР. Спортсмены показали более значительную модуляцию ВСР при ступенчатом снижении частоты дыхания: мощностьLF спектра линейно нарастала и была на дыхательной частоте в несколько раз выше, чем у неспортсменов. Модуляция ВСР манифестированным дыханием свидетельствует, вероятно, о степени волевого контроля кардио-респираторным процессинга.

Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, волевой контроль, навязанное дыхание, спортсмены.

Контактное лицо:

Трубачев В.В.,
ФГБОУВО Марийский государственный университет; кафедра фундаментальной медицины; кафедра
биохимии, клеточной биологии и микробиологии, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Trubachev V.V., Trubacheva V.S.
Mari state University; Department of fundamental medicine; Department of biochemistry, cell biology and Microbiology. 424000, Russia, Yoshkar-Ola, Lenin square, 1.

Heart rate variability with forced breathing in athletes

The paper considers the question of cognitive-visceral integration undertaken in space variability heart rhythm (HRV), managed by the respiratory frequency. Studies were conducted on 32 persons, young athletes and not-athletic, in 3 minute sessions when step reducing respiration rate from 14 to 4 times/min on the monitor. Associated with breathing slow modulation of heart rate were evaluated according to the frequency and temporal indicators HRV with subsequent dispersion analysis. Athletes, which had a high level of background of sinus arrhythmia, showed a greater decrease in HR stepped modulation frequency of breathing. Increase LF spectrum linearly grew and was at respiratory frequency several times higher than that of not-athletic. Modulation depth of paced breathing presents probably the degree of volitional cardio- respiratory control processing.

Key words: heart rate variability, volitional control imposed on breathing, athletes

Contact person:

Trubachev V.V.
Mari state University; Department of fundamental medicine; Department of biochemistry, cell biology and
Microbiology. E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Поиск маркеров сознательного контроля автономных регуляций (стресса, эмоций) является актуальным вопросом психофизиологии. Это объясняетсяотсутствием как общей концепции, так и убедительных экспериментальных моделей волевого контроля [1]. В статье выдвигаетсятся представление об окогнитивно-висцеральной интеграции, полученное авторами в наблюдениях биоуправляемого навязанного дыхания, когда испытуемый отслеживал дыхательную кривую определенной
частоты. Предполагалось, что спортсмены будут показывать более выраженную волевую дыхательную модуляцию ЧСС, чем не спортсмены.

Цель работы. Исследовать вариабельность сердечного ритма при навязанном дыхании у спортсменов
Материал и методы. Исследование проведено на 32 испытуемых мужского и женского пола, разделенных по 16 человек на 2 группы - спортсменов и не спортсменов. Их средний возраст составлял 22 года (21,1±2,08). Для регистрации показателей использовался ЭВМ комплекс MacLab. На запястье не ведущей руки закреплялся датчик пульса. Испытуемым, сидевшим перед экраном компьютера на расстоянии 0,6м, предлагалось контролировать свое дыхание по ритмоводителю на дисплее (в виде возрастающих и уменьшающихся столбиков разного цвета для вдоха/выдоха, высота которых была пропорциональна частоте дыхания). Испытуемые выполняли задания с 8 дыхательными ритмами (14, 10, 9, 8,7, 6,5,4дых/мин) в сеансах по 160-180сек. с интервалом между ними 30-40сек. На рис.1 представлен протокол записи и анализа ВСР. В каждой сессии записывались кардио-интервалограмма и ритм дыхания: 5 минутный фон для определения индивидуальной вариабельности, далее – 3 минутные периоды тренировки. Основным методом анализа данных было построение Фурье-спектров соответствующих отрезков записей RRинтервалов и их временной анализ [2,3]. Зависимыми переменными были изменения ритма сердца при той или иной частоте дыхания, сравнения между которыми проводились методом повторных измерений их вариаций (ANOVA). Испытуемые мотивировались заданием и оценками экспериментатора.

Результаты и обсуждение. У всех испытуемых отмечалось линейное возрастание мощности навязанных модуляций RR-интервалов при ступенчатом уменьшении частоты дыхания, достигавшее максимального значения на частотах 5-4 раза/мин
[рис.2].

Ни у одного испытуемого не наблюдалось более выраженного эффекта модуляции RR-интервалов избирательно на 6 дыханиях в минуту (0,1 Гц), описанного ранее [6]. Дисперсионный анализ показателей ВСР обнаружил существенное различие между группами. У спортсменов регистрируется зависимость между навязанными дыханиями и исходной фоновой ЧСС, сохранявшаяся при эпизодах контролируемого дыхания. В группе спортсменов мощность модуляции сердечного ритма оказалась значимо выше, чем у не спортсменов (р<0,05), свидетельствуя о более высокой ВСР у тренированных лиц [рис.3].
При медленной частоте дыхания (0,13-0,07 Гц) у спортсменов происходило формирование моноспектра ВСР высокой мощности, не встречавшееся в фоновой активности: LF/HF при 14 дыхания было 0,04; при 8 дыханиях- 70; при 6 дыханиях- 36; при 5 дыханиях- 47. На частоте дыхания «собирается» весь спектр осцилляций RR-интервалов.

Статистический анализ выявил, что у спортсменов все частоты ступенчатого дыхания с 14-10 до 5-4 раз/мин оказывают значимое влияние на ВСР (р<0,01). У не спортсменов значимые изменения ВСР начинаются при навязанном дыхании 7
раз/мин и ниже (р<0.05). Гендерное различие оказалось незначимым. Спортсмены с выраженной модуляцией LF спектра при медленных частотах дыхания обнаруживают и более высокие значения в HF спектрах, чем не спортсмены,т.е. заметный уровень синусовой дыхательной аритмии, играющую активную роль в улучшении легочного газообмена [6]. Значительная глубина модуляций HF и LF полос Фурье - спектров RRинтервалов сопровождалось при 7-5 дыханиях/мин. комфортным состоянием спортсменов. Медленные ритмы ЧСС, навязанные дыханием, снижали хеморецепторный ответ на гипоксию и гиперкапнию, увеличивая барорецепторную чувствительность [4]. При управляемом дыхании сохраняется постоянной средняя частота сердцебиений, что в условиях отсутствия физических усилий может свидетельствовать о формировании центральной команды (навязанного ритма) барорефлекторного механизма. При напряженных ритмичных респирациях происходит рекруитирование механизма барорефлекса, как большого, так и малого круга кровообращения. Этот барорефлекторный контур мало заметен в условиях свободного дыхания, но манифестируется в коротких эпизодах навязанного дыхания. В обычном состоянии элементы сознательного контроля респираторно- кардиального взаимодействия обнаруживаются в эпизодах задержки дыхания, отдельных вдохах, последовательностей медленных дыханий, напряженном дыхании и психосоматических метаморфозах дыхательных практик йогов и контроля эмоций [3,4].

Вывод. Таким образом, дыхательная модуляция ВСР может свидетельствовать, по-видимому, о степени волевого контроля сердечного ритма посредством вагусного респираторно-сердечного взаимодействия. В управлении сердечным ритмом при медленном навязанном дыхании реализуются не только сознательные усилия испытуемого, его внимание (центральные команды со стороны префронтальной коры и миндалины), но и проявляется пластичность кардио-респираторного взаимодействия, включая вагусные влияния с барорецепторов грудной клетки, легких и сердца, образуя барорефлекторный контур [3,4].

Литература
1. Сороко С.И. Нейрофизиологические и психофизиологические основы адаптивного биоуправления/ Сороко С.И.,Трубачев В.В. - СПб. Политехникасервис, 2010. - C.610
2. Трубачев В.В. Кардиореспираторная пластичность у детей при процедуре навязанного дыхания / Трубачев В.В., Горбунов А.В., Трубачева В.С.// Рос. физиол.журн. - 2016.-№4.- C. 500-511.
3. Berntson G.G. Heart rate variability: origins, methods, and interpretiveи caveats/ Berntson G.G., Bigger J.T., Eckberg D.L. et al. // Psychophysiology. - 1997. - №. - Р. 623-648.
4. Cooke W.H. Controlled breathing protocols probe human autonomic cardiovascular rhythms / Cooke W.H., Cox J.F., Diedrich A.M. et al. // Am J. Physiol., 1998. - (2 Pt 2). - Р. 709-718.
5. Turmel J. Cardiorespiratory screening in elite endurance sports athletes / Turmel J., Poirier P., Bougault V., Blouin E., Belzile M., Boulet L. // Physician. Sportsmedicine.-2012 - 40(3) - Р. 55-65.
6. Vaschillo E. Characteristics of resonance in heart rate variability stimulated by biofeedback Appl. / Vaschillo E., Vasshillo B., Lehrer P. // Psychophysiol. Biofeedback. − 2006. – v. 31(2). - Р. 129-142.