Coerenza

La coerenza, nella definizione di HeartMath, è la potenza del picco più alto nella parte dello spettro della variabilità della frequenza cardiaca (HRV) compresa tra 0,04 e 0,26 Hz, divisa per la potenza di tutto il resto. Non ha unità di misura.

Perché esiste questa misura

McCraty e Shaffer descrivono un ritmo cardiaco «coerente» come un’onda liscia, simile a una sinusoide, negli intervalli tra un battito e l’altro, con un unico picco alto e stretto nella regione LF LF Potenza LF La varianza degli intervalli tra i battiti nella banda da 0,04 a 0,15 Hz, in ms²: ritmi con un periodo da 7 a 25 secondi. Un tempo letta come attività simpatica, lettura oggi contestata. Approfondisci: Potenza LF e nessun picco grande in VLF VLF Potenza VLF La varianza degli intervalli tra i battiti nella banda da 0,003 a 0,04 Hz, in ms²: ritmi con un periodo da 25 secondi a 5 minuti. Richiede almeno 5 minuti di registrazione e si legge meglio su 24 ore. Approfondisci: Potenza VLF o HF HF Potenza HF La varianza degli intervalli tra i battiti compresa nella banda da 0,15 a 0,40 Hz, in ms²: la fascia di frequenze della respirazione normale. Riflette soprattutto l'attività vagale quando si respira da 9 a 24 volte al minuto. Approfondisci: Potenza HF . Hanno ideato il rapporto per dare un punteggio a quella forma, e lo riportano i prodotti Inner Balance ed emWave dell’Institute of HeartMath. Lo stesso articolo osserva che la frequenza di risonanza dell’organismo è di circa 0,1 Hz, quindi respirare a circa 6  respiri al minuto respiri al minuto Frequenza respiratoria Quanti respiri fai al minuto. Da sola fa variare la HRV: un respiro più lento e profondo amplia l'oscillazione tra i battiti, che sotto circa 9 respiri al minuto passa dalla banda HF alla LF. Approfondisci: Frequenza respiratoria porta la frequenza cardiaca proprio in questo andamento. La dichiarazione sui conflitti di interesse di quell’articolo riporta che McCraty è dipendente dell’Institute of HeartMath, che vende uno dei dispositivi di biofeedback di cui si si Indice di stress di Baevsky Un valore senza unità di misura, ricavato dall'istogramma degli intervalli tra i battiti. Sale quando il ritmo diventa più regolare e meno variabile, cosa che Baevsky leggeva come tensione nella regolazione dell'organismo. Approfondisci: Indice di stress di Baevsky parla.

La formula

$$\mathrm{Coherence} = \frac{P_{\mathrm{peak}}}{P_{\mathrm{total}} - P_{\mathrm{peak}}},\qquad P_{\mathrm{peak}} = \int_{f_0 - 0.015}^{f_0 + 0.015} P(f)\,\mathrm{d}f$$

Trova il picco più alto $f_0$ tra 0,04 e 0,26 Hz, somma la potenza $P(f)$ in una finestra larga 0,030 Hz centrata su di esso e dividi per la potenza del resto dello spettro. Un singolo picco netto dà un rapporto alto; una potenza distribuita su molti ritmi ne dà uno basso. Le app trasformano il rapporto in un punteggio o in un’etichetta bassa, media o alta.

Esempio svolto

Scomponi il ritmo

Cinque minuti della registrazione di esempio

Potenza a ciascuna frequenza, Hz Respirazione

VLFLFHF

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

ULF

servono 24 h

VLF

3 ms²

LF

120 ms²

HF

635 ms²

Totale

758 ms²

LF n.u.

15,9

HF n.u.

84,1

LF/HF

0,19

Picco

0,250 Hz, HF

A riposo, 15 respiri al minuto (0,250 Hz), 5 minuti, Metodo di Welch dopo la rimozione del trend. Il picco respiratorio si trova a 0,250 Hz, nella banda HF, con l’onda della pressione arteriosa a circa 0,1 Hz come picco LF più piccolo. Il rapporto LF/HF è 0,19.

A riposo Sotto stress Con deriva Battiti ectopici

Frequenza respiratoria 15 respiri al minuto Durata della registrazione 5 minuti

Welch (FFT) Lomb–Scargle

Rimuovi prima il trend (metodo smoothness priors, λ = 500)

I controlli funzionano con JavaScript attivo.

Un grafico a linee della potenza rispetto alla frequenza da 0 a 0,5 Hz con le bande VLF (0,003–0,04 Hz), LF (0,04–0,15 Hz) e HF (0,15–0,4 Hz) colorate e un indicatore alla frequenza respiratoria. I valori mostrano la potenza ULF, VLF, LF, HF e totale in ms², LF e HF in unità normalizzate, il rapporto LF/HF e la frequenza di picco, seguiti da una frase che spiega che cosa è cambiato. Comandi: un cursore della frequenza respiratoria da 5 a 20 respiri al minuto, un cursore della durata della registrazione, una casella per la rimozione del trend, i pulsanti Welch o Lomb–Scargle e quattro pulsanti preimpostati per una registrazione a riposo, sotto stress, con deriva o con battiti ectopici.

Imposta la frequenza respiratoria a 6 respiri al minuto. Il picco del respiro cade a 0,100 Hz, dove si trova già l’onda della pressione arteriosa di circa 0,1 Hz, e i due si fondono: la potenza LF risulta di 4939 ms² contro 20 ms² in HF, con LF n.u. LF n.u. Unità normalizzate La potenza LF o HF espressa come percentuale della loro somma (LF + HF), anziché in ms². La somma delle due fa sempre 100, quindi insieme contengono una sola informazione. Approfondisci: Unità normalizzate a 99,6. Quasi tutta la potenza sta sotto un unico picco, cioè un punteggio di coerenza alto. A 15 respiri al minuto lo spettro ha due picchi separati, quello del respiro a 0,250 Hz e uno piccolo in LF, quindi il rapporto è basso. Il sistema nervoso ha fatto la stessa cosa nei due casi; è cambiato il ritmo del respiro.

Che cosa la fa variare

Soprattutto il ritmo e la regolarità del respiro: Lehrer e Gevirtz spiegano che alla frequenza di risonanza la frequenza cardiaca e la pressione arteriosa oscillano sfasate di 180°, quindi il baroriflesso baroriflesso Baroriflesso Il riflesso che stabilizza la pressione arteriosa battito dopo battito tramite la frequenza cardiaca. Il suo ritardo innato la fa oscillare ogni 10 secondi circa: il ritmo a 0,1 Hz della potenza LF. Approfondisci: Baroriflesso rinforza ogni oscillazione e produce l’unico grande picco, e Shaffer, McCraty e Zerr collocano quella frequenza tra 4,5 e 6,5 respiri al minuto negli adulti. Un ritmo calmo e regolare la fa salire; un respiro irregolare, il parlare o il movimento la abbassano.

Quando inganna

Quando viene letta come misura dello stato emotivo e non del respiro. Chiunque respiri in modo lento e regolare ottiene un punteggio alto, qualunque cosa provi; chi parla ottiene un punteggio basso. È anche la stessa fisiologia colta dalla banda LF della Task Force (il gruppo di lavoro della Società Europea di Cardiologia e della North American Society of Pacing and Electrophysiology), quindi un punteggio di coerenza alto di solito si accompagna a una potenza LF alta. McCraty e Shaffer descrivono lo stato coerente come correlato al benessere e alle prestazioni cognitive, sociali e fisiche; sono correlazioni, e gran parte del lavoro che citano viene dalla ricerca di HeartMath stessa.

Dove la vedrai

Nelle app e nei sensori Inner Balance ed emWave di HeartMath, come punteggio di coerenza; alcune altre app di respirazione ne prendono in prestito il nome. La Task Force non la definisce. Il biofeedback della HRV tratta l’allenamento per cui è stato costruito il punteggio, e il test di respirazione in risonanza di questo sito cerca il tuo picco.