Вариабельность частоты сердечных сокращений (ВЧСС) и её связь с ухудшением когнитивных функций

Нейропсихолог София Фонсека Морено анализирует, как вариабельность сердечного ритма (ВСР) влияет на когнитивное снижение в пожилом возрасте.

Введение

Продолжительность жизни выросла, поэтому число людей старше 60 лет увеличилось во всём мире (Всемирная организация здравоохранения, 2015), в том числе в Мексике. С возрастом ожидаемо начинают снижаться различные когнитивные функции. Однако это снижение может быть настолько выраженным, что ухудшает качество жизни (Aveleyra & Ostrosky, 2007; Forte et al., 2019; Mejía-Arango et al., 2007).

В этой ситуации важно знать вмешательства, способствующие здоровому когнитивному старению, например биологическую обратную связь по вариабельности сердечного ритма (ВСР) — научно обоснованное вмешательство (Moss, 2004). 

Когнитивные функции и старение

Что такое когнитивные функции?

Когнитивные функции определяются как психические способности, позволяющие человеку правильно интерпретировать и обрабатывать информацию, поступающую из окружающей среды. Нормальное когнитивное функционирование крайне важно, поскольку позволяет оптимально выполнять все виды повседневной деятельности — читать, водить машину, писать, говорить, рассуждать, планировать и т. д. К таким функциям относятся внимание, память, речь и управляющие функции (Aveleyra & Ostrosky, 2007; Forte et al., 2019). 

Когнитивные изменения, связанные со старением

При старении происходят различные изменения, например деградация некоторых структур мозга и потеря нервной ткани. Это меняет как работу мозга, так и когнитивные показатели.

Среди наиболее частых изменений — трудности с перцептивными навыками, памятью и обучением, нарушения зрительно-пространственных и конструктивных навыков, трудности с усвоением новой информации и замедление двигательных реакций. Могут меняться и речь, и вербальные процессы, хотя в ряде случаев эти функции устойчивы к снижению и даже могут улучшаться в пожилом возрасте (Ardilla, 2012). 

Перечисленные изменения считаются нормальными. Однако когда они прогрессируют настолько, что влияют на качество жизни и повседневное функционирование (Forte et al., 2019), их можно связать с когнитивным снижением, выходящим за рамки нормального старения, — например, с умеренным когнитивным расстройством (УКР) (Aveleyra & Ostrosky, 2007).

Что такое умеренное когнитивное расстройство (УКР)?

Умеренное когнитивное расстройство — состояние, характеризующееся значительным снижением одной или нескольких когнитивных функций, которое при этом существенно не нарушает функциональной самостоятельности человека (American Psychiatric Association, 1994).

По данным Национального института старения и Ассоциации Альцгеймера, диагностические критерии включают беспокойство пациента или информанта по поводу изменения когнитивных функций по сравнению с прежним состоянием, наличие нарушений когнитивных функций, сохранение функциональной независимости (хотя и с замедлением или ошибками) и отсутствие клинических признаков деменции (Albert et al., 2011; McKhann et al., 2011). Хотя УКР не является видом деменции, это важный тревожный сигнал: вероятность перехода умеренного когнитивного расстройства в деменцию оценивается в 10–15 % (Albert et al., 2011).

Вариабельность сердечного ритма и старение

Изменения когнитивных функций при старении происходят не изолированно: они связаны с другими физиологическими процессами, которые также меняются с возрастом.

Например, с возрастом частота сердечных сокращений снижается, а расслабление желудочков замедляется. Эти сердечно-сосудистые изменения сопровождаются структурными и функциональными изменениями мозга, а также менее эффективной регуляцией вегетативной нервной системы, которая играет ключевую роль в физиологической регуляции организма (Bozkurt et al., 2016). В связи с этим наблюдается связь между состоянием вегетативной нервной системы и когнитивными показателями у пожилых людей (Shaffer & Venner, 2013). 

С возрастом ряд факторов способствует ухудшению работы сердечно-сосудистой системы, повышая риск хронических заболеваний, например артериальной гипертензии. Среди этих факторов риска — постепенная дегенерация артерий и накопление жира в сосудистых стенках, что уменьшает внутренний диаметр сосудов и затрудняет нормальный кровоток. В частности, гипертензия очень распространена среди пожилых людей и связана с повышенным риском когнитивного снижения и нейродегенеративных заболеваний (Almeida-Santos et al., 2016).

Что такое ВСР?

Вариабельность сердечного ритма (ВСР) — показатель регуляции вегетативной нервной системы, управляющей непроизвольными функциями, такими как дыхание, пищеварение и частота сердечных сокращений. ВСР — явление сердечного цикла, определяемое как изменение интервала времени в миллисекундах между последовательными сердечными сокращениями; она показывает, насколько хорошо работает вегетативная нервная система. Этот показатель отражает, насколько гибко и адаптивно организм реагирует на разные ситуации; более высокая вариабельность означает лучшую регуляцию (Acharya et al., 2006; Thayer et al., 2012). 

Общая вегетативная регуляция сердца снижается с возрастом, что приводит к постепенному уменьшению вариабельности сердечного ритма и отражает снижение способности организма адаптироваться и реагировать на различные физиологические стимулы (Almeida-Santos et al., 2016).

ВСР можно измерить с помощью электрокардиограммы (ЭКГ) или фотоплетизмографа (ФПГ), регистрирующего изменения объёма кровотока. На основе этих измерений частоты сердечных сокращений можно анализировать вариабельность сердечного ритма (ВСР) разными методами, например во временной или частотной области (Acharya et al., 2006). 

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

Связь между корой мозга, ВСР и когнитивными функциями

Некоторые структуры мозга участвуют в регуляции частоты сердечных сокращений и ВСР. В частности, некоторые области мозга, например медиальная и орбитальная префронтальная кора, помогают модулировать частоту сердечных сокращений через блуждающий нерв (Williams et al., 2019).

Эти области, в свою очередь, связаны с другими структурами, такими как миндалевидное тело и некоторые ядра ствола мозга, которые вместе регулируют работу сердца (Gianaros et al., 2004). Это значит, что ВСР отражает не только состояние сердечно-сосудистой системы, но и степень контроля мозга над организмом.

Из-за этой связи мозга и сердца при нарушениях в системе регуляции может страдать кровоснабжение этих областей мозга, что снижает их способность правильно управлять сердцем. Иными словами, поскольку сердце и мозг тесно связаны, изменения в одной из этих систем могут напрямую влиять на другую. 

В этой связи низкая ВСР связана с худшими показателями различных когнитивных функций:

1. например, установлено, что более низкая ВСР связана с худшими результатами кратковременной и долговременной вербальной памяти;
2. сниженная ВСР также связана с низкими речевыми показателями, а уровень ВСР в покое предсказывает результаты в заданиях на внимание;
3. сообщалось также о связи низкой ВСР с худшими показателями управляющих функций и зрительно-пространственных навыков;
4. кроме того, у людей с низкой ВСР отмечаются худшие результаты и более выраженное снижение скорости обработки информации.

Однако эти данные следует интерпретировать с осторожностью, поскольку существуют, хотя и в меньшем количестве, данные, не подтверждающие эти связи, что говорит о необходимости дальнейших исследований (Forte et al., 2019; Thayer et al., 2012).

Заключение

С учётом изложенного во второй части статьи мы подробнее расскажем о биологической обратной связи по ВСР и о том, как она работает, приведём данные о её влиянии на улучшение когнитивного функционирования и этические аспекты.

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

Если вам понравилась эта запись в блоге о вариабельности сердечного ритма (ВСР) и её связи с когнитивным снижением, вас наверняка заинтересуют эти статьи NeuronUP: