Когерентность

Когерентность в определении HeartMath — это мощность самого высокого пика в диапазоне 0,04–0,26 Гц спектра вариабельности сердечного ритма (ВСР), делённая на мощность всего остального спектра. У неё нет единицы измерения.

Зачем нужен этот показатель

McCraty и Shaffer описывают «когерентный» сердечный ритм как плавную, похожую на синусоиду волну в интервалах между ударами: в области LF LF Мощность LF Дисперсия интервалов между ударами в диапазоне 0,04–0,15 Гц, в мс²: ритмы, повторяющиеся каждые 7–25 секунд. Раньше её считали показателем симпатической активности, но теперь это оспаривают. Подробнее: Мощность LF у неё один узкий высокий пик и нет крупных пиков в VLF VLF Мощность VLF Дисперсия интервалов между ударами в диапазоне от 0,003 до 0,04 Гц, в мс²: ритмы с периодом от 25 секунд до 5 минут. Нужна запись не короче 5 минут, а надёжнее всего оценивать её за 24 часа. Подробнее: Мощность VLF и HF HF Мощность HF Дисперсия интервалов между ударами в диапазоне от 0,15 до 0,40 Гц, в мс²: это диапазон обычного дыхания. Отражает в основном вагусную активность при частоте дыхания от 9 до 24 вдохов в минуту. Подробнее: Мощность HF . Они предложили это отношение мощностей, чтобы оценивать именно такую форму; его показывают устройства Inner Balance и emWave Института HeartMath. В той же статье отмечено, что резонансная частота организма составляет около 0,1 Гц, поэтому дыхание примерно 6 вдохов в минуту приводит сердечный ритм ровно к такой картине. В раскрытии конфликта интересов в этой статье сказано, что McCraty работает в Институте HeartMath, который продаёт одно из обсуждаемых устройств биологической обратной связи.

Формула

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

Найдите самый высокий пик $f_0$ между 0,04 и 0,26 Гц, сложите мощность $P(f)$ в окне шириной 0,030 Гц с центром на этом пике и разделите на мощность в остальной части спектра. Один острый пик даёт высокое отношение, мощность, распределённая по многим ритмам, — низкое. Приложения переводят отношение в баллы или в уровень: низкий, средний или высокий.

Пример расчёта

Раскладываем ритм на части

Пять минут учебной записи

Мощность на каждой частоте, Гц Дыхание

VLFLFHF

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

ULF

нужны 24 ч

VLF

3 мс²

LF

120 мс²

HF

635 мс²

Всего

758 мс²

LF n.u.

15,9

HF n.u.

84,1

LF/HF

0,19

Пик

0,250 Гц, HF

Покой, 15 вдохов в минуту (0,250 Гц), 5 минут, метод Welch после удаления тренда. Дыхательный пик находится на 0,250 Гц, в диапазоне HF, а волна давления около 0,1 Гц образует меньший пик в LF. LF/HF равно 0,19.

Покой Стресс С дрейфом Экстрасистолы

Частота дыхания 15 вдохов в минуту Длительность записи 5 минут

Welch (БПФ) Lomb–Scargle

Сначала удалить тренд (smoothness priors, λ = 500)

Элементы управления работают при включённом JavaScript.

Линейный график мощности по частоте от 0 до 0,5 Гц с закрашенными диапазонами VLF (0,003–0,04 Гц), LF (0,04–0,15 Гц) и HF (0,15–0,4 Гц) и меткой на частоте дыхания. Ниже выведены мощность ULF, VLF, LF, HF и общая мощность в мс², LF и HF в нормализованных единицах, отношение LF/HF и пиковая частота, затем предложение о том, что изменилось. Элементы управления: ползунок частоты дыхания от 5 до 20 вдохов в минуту, ползунок длительности записи, флажок удаления тренда, кнопки Welch и Lomb–Scargle и четыре кнопки предустановок для записи в покое, в состоянии стресса, с дрейфом или с экстрасистолами.

Установите частоту дыхания 6 вдохов в минуту. Дыхательный пик окажется на 0,100 Гц, где уже находится волна артериального давления около 0,1 Гц, и два пика сольются: мощность LF равна 4939 мс², мощность HF — 20 мс², LF n.u. LF n.u. Нормализованные единицы Мощность LF или HF в процентах от их суммы (LF + HF), а не в мс². В сумме две доли всегда дают 100, поэтому несут только одно значение на двоих. Подробнее: Нормализованные единицы — 99,6. Почти вся мощность сосредоточена под одним пиком, и это высокий показатель когерентности. При 15 вдохах в минуту в спектре два отдельных пика: дыхательный на 0,250 Гц и небольшой в LF, поэтому отношение низкое. Нервная система в обоих случаях работала одинаково; изменился темп дыхания.

Что на него влияет

Прежде всего темп и ровность дыхания. Lehrer и Gevirtz объясняют: на резонансной частоте колебания пульса и артериального давления сдвинуты по фазе на 180°, барорефлекс барорефлекс Барорефлекс Рефлекс, который от удара к удару удерживает артериальное давление, меняя пульс. Из-за задержки в самом рефлексе пульс повышается и снижается примерно каждые 10 секунд: это ритм 0,1 Гц в мощности LF. Подробнее: Барорефлекс усиливает каждое колебание, и возникает один большой пик. Shaffer, McCraty и Zerr указывают для взрослых диапазон этой частоты от 4,5 до 6,5 вдоха в минуту. Спокойный ровный ритм показатель повышает; неровное дыхание, разговор и движение понижают.

Когда он вводит в заблуждение

Когда его принимают за показатель эмоционального состояния, а не дыхания. Любой, кто дышит медленно и ровно, получит высокий показатель, что бы он ни чувствовал, а любой, кто говорит, — низкий. Показатель к тому же отражает ту же физиологию, что и диапазон LF по Task Force, поэтому высокой когерентности обычно сопутствует высокая мощность LF. McCraty и Shaffer описывают когерентное состояние как связанное с благополучием и с когнитивной, социальной и физической результативностью. Это корреляции, а значительная часть работ, на которые они ссылаются, выполнена в самом HeartMath.

Где вы его увидите

В приложениях и датчиках HeartMath Inner Balance и emWave — как показатель когерентности. Слово заимствуют и некоторые другие приложения для дыхательных практик. Task Force этот показатель не определяет. Тренировку, ради которой его создали, описывает статья биологическая обратная связь по ВСР, а поиск резонансной частоты дыхания на этом сайте помогает найти ваш собственный пик.