ВЛИЯНИЕ МЕНТАЛЬНОГО СТРЕССА НА КОГЕРЕНТНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

Дмитрий Алексеевич Димитриев,Ольга Сергеевна Индейкина,Леонид Николаевич Воронов,Игорь Анатольевич Сушков

ПРЕПРИНТ

Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.

ВЛИЯНИЕ МЕНТАЛЬНОГО СТРЕССА НА КОГЕРЕНТНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

Д. А. Димитриев,

О. С. Индейкина,

Л. Н. Воронов,

И. А. Сушков

2025-12-11

https://doi.org/10.24108/preprints-3114033

Когерентность сердечного ритма и респираторная синусовая аритмия являются взаимосвязанными физиологическими феноменами, высокий уровень которых ассоциируется со здоровьем, состоянием психологического благополучия и высокой когнитивной продуктивностью. Целью нашего исследования является оценка влияния ментального стресса на респираторную синусовую аритмию и когерентность. Двадцать три студента университета обследованы во время покоя и при выполнении арифметических вычислений в уме (пятиминутная запись электрокардиограммы (ЭКГ), определение дыхательного паттерна на основе ЭКГ. На основе полученных сигналов определяли коэффициент когерентности сердечного ритма (HRCR), пиковую частоту когерентности ритма сердца (Fpeak_RR), респираторную синусовую аритмию (РСА), пиковую частоту дыхания (Fpeak_Resp), среднюю частоту дыхания (Fmean_Resp), частоту сердечных сокращений (ЧСС). Ментальный арифметический стресс вызвал существенное повышение ЧСС и снижение РСА, что свидетельствует о повышении относительного тонуса симпатической нервной системы и снижении влияния дыхания на динамику ритма сердца. Нами не было выявлено статистически значимых изменений параметров дыхания при ментальной арифметике по сравнению с покоем, что может быть связано с отсутствием вербализации результатов вычисления испытуемыми. Ментальная арифметика не сопровождалась существенными изменениями Fpeak_RR. Исследование реакции системы регуляции ритма сердца не ментальную арифметическую нагрузку показало существенное снижение индекса когерентности сердечного ритма HRCR. Таким образом, значительная ментальная нагрузка в форме ментальной арифметики сопровождается когнитивной перегрузкой и стрессом, вследствие чего происходит активация симпатической нервной системы и подавление активности парасимпатического отдела ВНС. Наше исследование показало, что выполнение заданий ментальной арифметики вызывает снижение синхронизации сердечного ритма, что свидетельствует о значительной перестройке взаимодействия между осцилляторами системы регуляции ритма сердца.

Ссылка для цитирования:

Димитриев Д. А., Индейкина О. С., Воронов Л. Н., Сушков И. А. 2025. ВЛИЯНИЕ МЕНТАЛЬНОГО СТРЕССА НА КОГЕРЕНТНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3114033

Список литературы

1. Димитриев Д.А., Галигрова С.Р., Салимов Э.Р. Сравнительный анализ спектральных характеристик вариабельности сердечного ритма и электрической активности кожи при ментальном арифметическом стрессе и жевании // Вестник психофизиологии. 2024. № 2. С. 53-59. – DOI 10.34985/NPCPCN.2024.15.67.007 [Dimitriev D.A., Galigrova S.R., Salimov E.R. Comparative analysis of spectral characteristics of heart rate variability and electrical activity of the skin during mental arithmetic stress and chewing // Bulletin of Psychophysiology. 2024. No. 2. pp. 53-59. – DOI 10.34985/NPCPCN.2024.15.67.007].

2. Клименко В.М. и др. Респираторная синусовая аритмия как объективный критерий для изучения и оптимизации параметров речевого дыхания // Физиология человека. 2007. Т. 33. №. 4. С. 67-76 [Klimenko V.M. et al. Respiratory sinus arrhythmia as an objective criterion for studying and optimizing speech breathing parameters // Human Physiology. 2007. Vol. 33. No. 4. P. 67-76].

3. Castaldo R. et al. Acute mental stress assessment via short term HRV analysis in healthy adults: A systematic review with meta-analysis // Biomedical Signal Processing and Control. 2015. Т. 18. С. 370-377.

4. Chen S. W., Chen H. C., Chan H. L. A real-time QRS detection method based on moving-averaging incorporating with wavelet denoising // Computer methods and programs in biomedicine. 2006. Т. 82. №. 3. С. 187-195.

5. Chen Y. et al. Short-term HRV in young adults for momentary assessment of acute mental stress // Biomedical Signal Processing and Control. 2020. Т. 57. С. 101746.

6. Crystal G. J., Salem M. R. The Bainbridge and the “reverse” Bainbridge reflexes: history, physiology, and clinical relevance // Anesthesia & Analgesia. 2012. Т. 114. №. 3. С. 520-532.

7. de Abreu R. M. et al. Cardiorespiratory coupling strength in athletes and non-athletes // Respiratory Physiology & Neurobiology. 2022. Т. 305. С. 103943.

8. Fisher J. P., Zera T., Paton J. F. R. Respiratory-cardiovascular interactions // Handbook of clinical neurology. 2022. Т. 188. С. 279-308.

9. Grassmann M. et al. Respiratory changes in response to cognitive load: A systematic review // Neural plasticity. 2016. Т. 2016. №. 1. С. 8146809.

10. Javorka M. et al. Respiratory sinus arrhythmia mechanisms in young obese subjects // Frontiers in neuroscience. 2020. Т. 14. С. 204.

11. McCraty R. et al. The coherent heart heart-brain interactions, psychophysiological coherence, and the emergence of system-wide order // Integral Review: A Transdisciplinary & Transcultural Journal for New Thought, Research, & Praxis. 2009. Т. 5. №. 2. Р. 10-115.

12. Mejía‐Mejía E., Torres R., Restrepo D. Physiological coherence in healthy volunteers during laboratory‐induced stress and controlled breathing // Psychophysiology. 2018. Т. 55. №. 6. С. e13046.

13. Menuet C. et al. Redefining respiratory sinus arrhythmia as respiratory heart rate variability: an international Expert Recommendation for terminological clarity // Nature Reviews Cardiology. 2025. С. 1-7.

14. Niizeki K., Saitoh T. Incoherent oscillations of respiratory sinus arrhythmia during acute mental stress in humans // American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2012. Т. 302. №. 1. С. H359-H367.

15. Pichot V. et al. CVRanalysis: a free software for analyzing cardiac, vascular and respiratory interactions // Frontiers in Physiology. 2024. Т. 14. С. 1224440.

16. Pinsky M. R. Cardiopulmonary interactions: physiologic basis and clinical applications // Annals of the American Thoracic Society. 2018. Т. 15. S. 1. С. S45-S48.

17. Roche F., Charier D., Pichot V. Heart rate deceleration capacity as a marker of perioperative risk: identifying relevant patient phenotypes and surgical procedures // British Journal of Anaesthesia. 2024. Т. 133. №. 4. С. 734-737.

18. Salomon K. Mental stress // Encyclopedia of Behavioral Medicine. – Cham : Springer International Publishing, 2020. С. 1373-1374.

19. Shekerdemian L., Bohn D. Cardiovascular effects of mechanical ventilation // Archives of disease in childhood. 1999. Т. 80. №. 5. С. 475-480.

20. Silvani A. et al. Brain–heart interactions: physiology and clinical implications // Philosophical transactions of the royal society A: Mathematical, physical and engineering sciences. 2016. Т. 374. №. 2067. С. 20150181.

21. Sloan R. P., Korten J. B., Myers M. M. Components of heart rate reactivity during mental arithmetic with and without speaking // Physiology & behavior. 1991. Т. 50. №. 5. С. 1039-1045.

22. Stephenson M. D. et al. Applying heart rate variability to monitor health and performance in tactical personnel: A narrative review // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021. Т. 18. №. 15. С. 8143.

23. Widjaja D. et al. ECG-derived respiration: comparison and new measures for respiratory variability // 2010 Computing in Cardiology. IEEE, 2010. С. 149-152.

24. Zhu N. et al. Cardiorespiratory fitness and brain volume and white matter integrity: The CARDIA Study // Neurology. 2015. Т. 84. №. 23. С. 2347-2353.

25. Zoccal D. B., Machado B. H., Moraes D. J. A. Cardiorespiratory interactions in health and disease // Primer on the autonomic nervous system. Academic Press, 2023. С. 165-169.

ПРЕПРИНТ

ИНФОРМАЦИЯ

Использование куки-файлов