Как VFC влияет на когнитивное ухудшение у пожилых?

Низкая VFC ассоциируется с худшей когнитивной производительностью, повышенным риском ухудшения внимания, памяти, исполнительных функций и снижением качества повседневной жизни у пожилых.

Связана ли VFC с лёгким когнитивным нарушением и болезнью Альцгеймера?

Исследования указывают на связь низкой VFC с повышенным риском лёгкого когнитивного нарушения и прогрессирования к деменции, включая болезнь Альцгеймера, но VFC не является единичным диагностическим маркером.

Может ли биофидбек VFC улучшить когнитивное функционирование?

Биофидбек VFC считается перспективным научно обоснованным вмешательством для улучшения автономной регуляции и потенциальной поддержки когнитивных функций, однако требуется больше клинических исследований.

ВЧСС и ухудшение когнитивных функций

Q: Что такое вариабельность частоты сердечных сокращений (VFC)?

Показатель колебаний интервалов между сердечными сокращениями, отражающий состояние вегетативной нервной системы и адаптивность организма к физиологическим и стрессовым воздействиям.

Q: Какие когнитивные функции страдают при низкой VFC?

Чаще всего страдают внимание, рабочая и вербальная память, исполнительные функции, скорость обработки информации, язык и визопространственные навыки.

Q: Как измеряют VFC в клинических условиях?

VFC измеряется с помощью ЭКГ или фотоплетизмографии (PPG) с последующим анализом временных и частотных показателей сердечных интервалов и специализированным программным обеспечением.

Нейропсихолог София Фонсека Морено анализирует как вариабельность частоты сердечных сокращений (ССЗ) влияет на когнитивное ухудшение в старости.

Введение

Ожидаемая продолжительность жизни увеличилась, поэтому группа людей старше 60 лет выросла во всем мире (Организация Mundial de la Salud, 2015), включая Мексику. С повышением возраста ожидается, что разнообразные когнитивные функции начнут ухудшаться. Тем не менее это ухудшение может быть достаточно серьёзным, чтобы ставить под угрозу качество жизни людей, которые от него страдают (Aveleyra & Ostrosky, 2007; Forte et al., 2019; Mejía-Arango et al., 2007).

В такой ситуации важно знать о вмешательствах, которые способствуют здоровому когнитивному старению, таких как биофидбек вариабельности частоты сердечных сокращений (ССЗ), вмешательство, основанное на научных данных (Moss, 2004).

Когнитивные функции и старение

Что такое когнитивные функции?

Когнитивные функции определяются как те умственные способности, которые позволяют нам, людям, правильно интерпретировать и обрабатывать информацию из окружающей среды. Надлежащее когнитивное функционирование имеет решающее значение, поскольку оно позволяет нам выполнять все наши повседневные жизненные активности (AVDs) оптимально, такие как чтение, вождение, письмо, речь, рассуждение, планирование и т. д. К таким когнитивным функциям относятся внимание, память, язык и исполнительные функции (Aveleyra & Ostrosky, 2007; Forte et al., 2019).

Когнитивные изменения, связанные со старением

В процессе старения происходят различные изменения, такие как деградация некоторых мозговых структур и потеря нервной ткани. Это изменяет как функционирование мозга, так и когнитивную производительность.

К наиболее распространённым изменениям относятся трудности в перцептивных навыках, в памяти и обучении, нарушения в визопространственных и конструктивных навыках, повышенная сложность усвоения новой информации и замедление моторных реакций. Также могут наблюдаться изменения в языке и вербальных процессах, хотя в некоторых случаях эти функции проявляют определённую устойчивость к ухудшению и даже могут улучшаться в пожилом возрасте (Ardilla, 2012).

Указанные выше изменения считаются нормальными. Однако когда они прогрессируют настолько, что затрагивают качество жизни и повседневное функционирование человека (Forte et al., 2019), они могут быть связаны с когнитивным ухудшением, выходящим за рамки нормального старения, таким как лёгкое когнитивное нарушение (ЛКН) (Aveleyra & Ostrosky, 2007).

Что такое лёгкое когнитивное нарушение (ЛКН)?

Лёгкое когнитивное нарушение — это состояние, характеризующееся наличием значительного ухудшения в одной или нескольких когнитивных функциях, но такое, которое существенно не мешает функциональной автономии человека (American Psychiatric Association, 1994).

По данным National Institute on Aging и Alzheimer’s Association, диагностические критерии включают обеспокоенность пациента или информатора по поводу изменений в когниции по сравнению с прежним состоянием, наличие нарушений когнитивных функций, сохранение функциональной независимости, хотя и с большей медлительностью или ошибками, и отсутствие клинических признаков деменции (Albert et al., 2011; McKhann et al., 2011). Хотя это и не деменция, DCL является важным сигналом тревоги, поскольку вероятность прогрессирования лёгкого когнитивного нарушения в деменцию оценивается в диапазоне от 10% до 15% (Albert et al., 2011).

Вариабельность частоты сердечных сокращений и старение

Изменения в когнитивных функциях, происходящие при старении, не возникают в изоляции, они связаны с другими физиологическими процессами, которые также подвергаются изменениям с возрастом.

Например, по мере старения сердце испытывает снижение частоты сердечных сокращений и более медленное расслабление желудочков. Эти сердечно-сосудистые изменения сопровождаются также структурными и функциональными модификациями на уровне мозга, а также менее эффективной регуляцией вегетативной нервной системы, которая играет ключевую роль в физиологической регуляции организма (Bozkurt et al., 2016). В этом контексте установлена ассоциация между состоянием вегетативной нервной системы и когнитивной производительностью у пожилых людей (Shaffer & Venner, 2013).

Старение сопровождается множеством факторов, способствующих ухудшению сердечно-сосудистой системы, что повышает риск хронических заболеваний, таких как артериальная гипертензия. К факторам риска относятся прогрессирующая дегенерация артерий и накопление жира в стенках сосудов, что уменьшает внутренний диаметр сосудов и затрудняет адекватный кровоток. В частности, артериальная гипертензия у пожилых людей является широко распространённым состоянием на этой стадии жизни и связана с повышенным риском когнитивного ухудшения и нейродегенеративных заболеваний (Almeida-Santos et al., 2016).

Что такое VFC?

Вариабельность частоты сердечных сокращений (ССЗ) — это показатель регуляции вегетативной нервной системы, отвечающей за контроль непроизвольных функций, таких как дыхание, пищеварение и частота сердечных сокращений. VFC — это феномен сердечного цикла, определяемый как изменение времени в миллисекундах между последовательными сердечными сокращениями, и он показывает, насколько хорошо функционирует вегетативная нервная система. Эта мера указывает на гибкость и адаптивность организма при реакции на различные ситуации, и более высокая вариабельность свидетельствует о лучшей регуляции (Acharya et al., 2006; Thayer et al., 2012).

Общая автономная регуляция сердца снижается с возрастом, что приводит к постепенному уменьшению вариабельности частоты сердечных сокращений, отражая тем самым сниженную способность организма адаптироваться и реагировать на различные физиологические стимулы (Almeida-Santos et al., 2016).

VFC можно измерять с помощью электрокардиограммы (ЭКГ) или используя фотоплетизмограф (PPG), который фиксирует изменения объёма пульсовой крови. На основе этих измерений частоты сердечных сокращений можно анализировать вариабельность частоты сердечных сокращений (ССЗ), используя различные методы анализа, такие как анализ в временной области или в частотной области (Acharya et al., 2006).

Доказано, что высокая VFC связана с большим психологическим благополучием, лучшей эмоциональной саморегуляцией и сниженным риском физических и психических заболеваний. Напротив, низкая VFC может указывать на менее гибкий организм с меньшей способностью адаптироваться к требовательным или стрессовым ситуациям (Acharya et al., 2006; Moss, 2004).

Связь между корой головного мозга, VFC и когнитивными функциями

Некоторые мозговые структуры участвуют в регуляции частоты сердечных сокращений и VFC. В частности, некоторые области мозга, такие как медиальная и орбитальная префронтальная кора, помогают модулировать частоту сердечных сокращений через вагусный нерв (Williams et al., 2019).

Эти области мозга, в свою очередь, взаимодействуют с другими структурами, такими как миндалина и некоторые ядра ствола мозга, которые совместно регулируют активность сердца (Gianaros et al., 2004). Это означает que VFC не только отражает состояние сердечно-сосудистой системы, но и степень контроля, который мозг оказывает над организмом.

Одно исследование, демонстрирующее связь между вариабельностью частоты сердечных сокращений (ССЗ) и префронтальной корой, — это работа Джанароса (2004), цель которой состояла в характеристике функциональной связи между региональной активацией мозга и автономной сердечной активностью.

С помощью позитронно-эмиссионной томографии они оценивали кровоток в некоторых регионах и получили индекс VFC как показатель автономной сердечной активности у 93 взрослых в возрасте от 50 до 70 лет во время выполнения задач на рабочую память.

Результаты показали положительные корреляции между VFC и следующими областями мозга: вентромедиальная префронтальная кора, островковая кора и амигдало-гиппокампальный комплекс — структуры, которые помогают регулировать автономную активность сердца (Gianaros et al., 2004).

Это демонстрирует, что, когда мозг (особенно области, регулирующие эмоции и когницию, такие как префронтальная кора) более активен во время когнитивных задач, также наблюдается лучшая регуляция сердца, что поддерживает идею функциональной связи между мозгом и сердцем.

Вследствие этой связи между мозгом и сердцем, соответственно, когда в этой системе регуляции возникают проблемы, кровоток к этим областям мозга может ухудшиться, что снижает их способность адекватно контролировать сердце. То есть, поскольку сердце и мозг тесно связаны, изменения в одной из этих систем могут прямо влиять на другую.

В этом смысле низкая VFC была связана с более низкой производительностью по различным когнитивным функциям:

Например, было обнаружено, что более низкая VFC ассоциируется с худшей работой как кратковременной, так и долговременной вербальной памяти.
Кроме того, сниженная VFC связана с низкой языковой производительностью, а уровни VFC в состоянии покоя показали себя предикторами внимания.
Также сообщалось об ассоциации между более низкой VFC и худшей работой исполнительных функций, а также визопространственных навыков.
Кроме того, у индивидов с низкой VFC наблюдали худшую производительность и большее снижение скорости обработки информации.

Однако эти результаты следует интерпретировать с осторожностью, так как существуют также данные, хотя и в меньшей степени, которые не подтверждают эти ассоциации, что указывает на необходимость дальнейших исследований для прояснения природы этой связи. (Forte et al., 2019; Thayer et al., 2012).

С научных позиций показано, что люди с более высокими уровнями VFC демонстрируют лучший контроль памяти и большую способность подавлять нежелательные воспоминания.

Напротив, низкая VFC связана с худшей работой в задачах на вербальную память, как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Что касается языка, отмечено, что сниженная VFC ассоциируется с ниже уровнем языковой продуктивности. В отношении внимания показано, что VFC в состоянии покоя предсказывает внимательную работу, при этом более низкие уровни VFC являются индикатором худшей производительности. Также ниже VFC связано с низкой эффективностью исполнительных функций, визопространственных навыков и большим снижением скорости обработки (Forte et al., 2019).

Эти результаты поддерживают идею о том, что VFC не только маркер сердечного здоровья, но также может быть индикатором когнитивного функционирования.

Заключение

С учётом всего вышесказанного, во второй части этой статьи мы углублённо рассмотрим биофидбек VFC и как он работает, представим доказательства его воздействия на улучшение когнитивного функционирования и обсудим этические соображения.

Доступ к дополнительной информации

Если вам интересно узнать больше о биофидбеке VFC для улучшения когнитивного функционирования, вы можете продолжить чтение второй части этой статьи здесь.

Библиография

Acharya, U. R., Joseph, K. P., Kannathal, N., Lim, C. M., & Suri, J. S. (2006). Heart rate variability: A review. Medical and Biological Engineering and Computing, 44(12), 1031–1051. https://doi.org/10.1007/s11517-006-0119-0
Albert, M. S., DeKosky, S. T., Dickson, D., Dubois, B., Feldman, H. H., Fox, N. C., Gamst, A., Holtzman, D. M., Jagust, W. J., Petersen, R. C., Snyder, P. J., Carrillo, M. C., Thies, B., & Phelps, C. H. (2011). The diagnosis of mild cognitive impairment due to Alzheimer’s disease: Recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer’s Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer’s disease. Alzheimer’s and Dementia, 7(3), 270–279. https://doi.org/10.1016/j.jalz.2011.03.008
Almeida-Santos, M. A., Barreto-Filho, J. A., Oliveira, J. L. M., Reis, F. P., da Cunha Oliveira, C. C., & Sousa, A. C. S. (2016). Aging, heart rate variability and patterns of autonomic regulation of the heart. Archives of Gerontology and Geriatrics, 63, 1–8. https://doi.org/10.1016/J.ARCHGER.2015.11.011,
American Psychiatric Association. (1994). DSM-IV: Diagnostic and statistical manual of mental disorders (APA (ed.); 4th ed.).
Ardila, A. (2012). Neuropsicología del Envejecimiento Normal. Revista Neuropsicológica, Neuropsiquiátrica y Neurociencias, 12(1), 1–20.
Aveleyra, E., & Ostrosky, F. (2007). Cambios neurofisiológicos, cognoscitivos y neuroendócrinos durante el envejecimiento. In M. Guevara, M. Hernández, N. Arteaga, & E. Olvera (Eds.), Aproximaciones al estudio de la funcionalidad cerebral y el comportamiento. Universidad de Guadalajara.
Bozkurt, B., Aguilar, D., Deswal, A., Dunbar, S. B., Francis, G. S., Horwich, T., Jessup, M., Kosiborod, M., Pritchett, A. M., Ramasubbu, K., Rosendorff, C., & Yancy, C. (2016). Contributory Risk and Management of Comorbidities of Hypertension, Obesity, Diabetes Mellitus, Hyperlipidemia, and Metabolic Syndrome in Chronic Heart Failure: A Scientific Statement from the American Heart Association. Circulation, 134(23), e535–e578. https://doi.org/10.1161/CIR.0000000000000450/ASSET/004E3C84-43FF-4483-B2CA-1F9E42AA3DC6/ASSETS/GRAPHIC/E535FIG05.JPEG
Forte, G., Favieri, F., & Casagrande, M. (2019). Heart rate variability and cognitive function: A systematic review. Frontiers in Neuroscience, 13(JUL), 710. https://doi.org/10.3389/FNINS.2019.00710/BIBTEX
Gianaros, P. J., Van Der Veen, F. M., & Jennings, J. R. (2004). Regional cerebral blood flow correlates with heart period and high-frequency heart period variability during working-memory tasks: Implications for the cortical and subcortical regulation of cardiac autonomic activity. Psychophysiology, 41(4), 521–530. https://doi.org/10.1111/1469-8986.2004.00179.x
McKhann, G. M., Knopman, D. S., Chertkow, H., Hyman, B. T., Jack, C. R., Kawas, C. H., Klunk, W. E., Koroshetz, W. J., Manly, J. J., Mayeux, R., Mohs, R. C., Morris, J. C., Rossor, M. N., Scheltens, P., Carrillo, M. C., Thies, B., Weintraub, S., & Phelps, C. H. (2011). The diagnosis of dementia due to Alzheimer’s disease: Recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer’s Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer’s disease. Alzheimer’s and Dementia, 7(3), 263–269. https://doi.org/10.1016/j.jalz.2011.03.005
Mejía-Arango, S., Miguel-Jaimes, A., Villa, A., Ruiz-Arregui, L., & Gutiérrez-Robledo, L. M. (2007). Deterioro cognoscitivo y factores asociados en adultos mayores en México. Salud Pública de México, 49(S4), 475–481.
Moss, D. (2004). Heart rate variability and biofeedback. Psychophysiology Today: The Magazine for Mind-Body Medicine, 1, 4–11.
Organización Mundial de la Salud, (OMS). (2015). Informe mundial sobre el envejecimiento y la salud.
Shaffer, F., & Venner, J. (2013). Heart Rate Variability Anatomy and Physiology. Biofeedback, 41(1), 13–25. https://doi.org/10.5298/1081-5937-41.1.05
Thayer, J. F., Åhs, F., Fredrikson, M., Sollers, J. J., & Wager, T. D. (2012). A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies: implications for heart rate variability as a marker of stress and health. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 36(2), 747–756. https://doi.org/10.1016/J.NEUBIOREV.2011.11.009
Williams, P. G., Cribbet, M. R., Tinajero, R., Rau, H. K., Thayer, J. F., & Suchy, Y. (2019). The association between individual differences in executive functioning and resting high-frequency heart rate variability. Biological Psychology, 148, 107772. https://doi.org/10.1016/J.BIOPSYCHO.2019.107772

Часто задаваемые вопросы о вариабельности частоты сердечных сокращений (ССЗ)

1. Что такое вариабельность частоты сердечных сокращений (ССЗ)?

VFC — это колебания в интервалах между сердечными сокращениями. Это показатель баланса вегетативной нервной системы и способности организма адаптироваться к стрессу.

2. Почему VFC важна для пожилых людей?

Низкая VFC связана с худшим общим состоянием здоровья и повышенным риском когнитивного ухудшения, поскольку она отражает меньшую способность к физиологической и эмоциональной саморегуляции.

3. Какие когнитивные функции страдают при низкой VFC?

В первую очередь внимание, рабочая память, скорость обработки и исполнительные функции.

4. Как измеряют VFC в клинических условиях?

Её можно измерять с помощью электрокардиограммы или портативных устройств с датчиками сердечного ритма, используя инструменты для анализа сердечного ритма.

5. Существует ли связь между VFC и нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера?

Да, различные исследования предполагают, что низкая VFC может быть связана с повышенным риском лёгкого когнитивного нарушения и болезни Альцгеймера, хотя это не является единственным диагностическим маркером.