Вариабельность сердечного ритма: индивидуальные различия, роль в нейровисцеральной интеграции и оценке адаптационного потенциала человека (обзор)

Борис Юрьевич Михайленко; Михаил Николаевич Панков

doi:10.37482/2687-1491-Z287

Авторы

Борис Юрьевич Михайленко Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова (Архангельск, Россия) https://orcid.org/0009-0004-4983-9218
Михаил Николаевич Панков Северный государственный медицинский университет (Архангельск, Россия) https://orcid.org/0000-0003-3293-5751

DOI:

https://doi.org/10.37482/2687-1491-Z287

Ключевые слова:

вариабельность сердечного ритма, нейровисцеральная интеграция, адаптационный потенциал организма, стрессоустойчивость, симпатовагальный баланс, центральная автономная сеть

Аннотация

В данной статье систематизируются современные представления о вариабельности сердечного ритма (ВСР) как неинвазивном маркере нейровисцеральной интеграции и адаптационного потенциала человека. Рассматриваются основные методы анализа ВСР (временные, частотные и нелинейные), ее онтогенетическая динамика, включая пик в молодом возрасте и прогрессирующее снижение при старении, а также индивидуальные различия (гендерные, генетические). Особое внимание уделено роли ВСР в оценке функционального состояния организма человека, его стрессоустойчивости, когнитивной эффективности и связи ВСР с риском сердечно-сосудистых событий. В рамках модели нейровисцеральной интеграции, объединяющей активность центральной автономной сети (в частности, вентромедиальной префронтальной коры) с вегетативным балансом, обсуждается значение ВСР для прогнозирования долголетия и поддержания здоровья. Подчеркивается, что высокие показатели ВСР, особенно у долгожителей, коррелируют с лучшей сохранностью регуляторных систем. В обзоре также освещаются практические аспекты применения ВСР-мониторинга для объективной оценки психического напряжения и когнитивной нагрузки в реальном времени, в т. ч. в профессиональных группах (например, у медицинских работников и спортсменов). Обсуждаются методологические аспекты интерпретации показателей ВСР, необходимость учета вмешивающихся факторов (частота сердечных сокращений, фрагментация ритма) и перспективы использования новых интегральных индексов и нелинейных методов для повышения диагностической чувствительности. Делается вывод о том, что ВСР представляет собой мощный инструмент комплексной оценки адаптационного резерва, объединяющий показатели вегетативного баланса, центральной регуляции и психофизиологического состояния, что открывает пути для интеграции данного маркера в профилактическую и клиническую медицину.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Malik M., Bigger J.T., Camm A.J., Kleiger R.E., Malliani A., Moss A.J., Schwartz P.J. Heart Rate Variability: Standards of Measurement, Physiological Interpretation and Clinical Use // Eur. Heart J. 1996. Vol. 17, № 3. P. 354–381. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a014868

Task Force of the European Society of Cardiology the North American Society of Pacing Electrophysiology. Heart Rate Variability: Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical Use // Circulation. 1996. Vol. 93, № 5. P. 1043–1065. https://doi.org/10.1161/01.CIR.93.5.1043

Shaffer F., Ginsberg J.P. An Overview of Heart Rate Variability Metrics and Norms // Front. Public Health. 2017. Vol. 5. Art. № 258. https://doi.org/10.3389/fpubh.2017.00258

Baevsky R.М., Chernikova A.G. Heart Rate Variability Analysis: Physiological Foundations and Main Methods // Cardiometry. 2017. № 10. P. 66–76. https://doi.org/10.12710/cardiometry.2017.10.6676

Берёзный Е.А., Рубин А.М., Утехина Г.А. Практическая кардиоритмография. СПб.: Нео, 2005. 140 с.

Ходырев Г.Н., Хлыбова С.В., Циркин В.И., Дмитриева С.Л. Методические аспекты анализа временных и спектральных показателей вариабельности сердечного ритма (обзор литературы) // Вят. мед. вестн. 2011. № 3–4. С. 60–70.

Искакова К.З. Использование интервалометрии для оценки состояния вегетативной нервной системы (обзор) // Вестн. Казах. нац. мед. ун-та. 2014. № 1. С. 228–230.

Ishaque S., Khan N., Krishnan S. Trends in Heart-Rate Variability Signal Analysis // Front. Digit. Health. 2021. Vol. 3. Art. № 639444. https://doi.org/10.3389/fdgth.2021.639444

Thayer J.F., Lane R.D. A Model of Neurovisceral Integration in Emotion Regulation and Dysregulation // J. Affect. Disord. 2000. Vol. 61, № 3. P. 201–216. https://doi.org/10.1016/S0165-0327(00)00338-4

Thayer J.F., Lane R.D. Claude Bernard and the Heart–Brain Connection: Further Elaboration of a Model of Neurovisceral Integration // Neurosci. Biobehav. Rev. 2009. Vol. 33, № 2. P. 81–88. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2008.08.004

Garavaglia L., Gulich D., Defeo M.M., Thomas Mailland J., Irurzun I.M. The Effect of Age on the Heart Rate Variability of Healthy Subjects // PLoS One. 2021. Vol. 16, № 10. Art. № e0255894. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0255894

Штина И.Е., Валина С.Л., Маклакова О.А., Устинова О.Ю., Эйсфельд Д.А. Гендерные и возрастные особенности 5-минутной кардиоинтервалографии с ортостатической пробой у школьников // Профилакт. медицина. 2022. Т. 25, № 2. С. 49–55. https://doi.org/10.17116/profmed20222502149

Jandackova V.K., Scholes S., Britton A., Steptoe A. Are Changes in Heart Rate Variability in Middle-Aged and Older People Normative or Caused by Pathological Conditions? Findings from a Large Population-Based Longitudinal Cohort Study // J. Am. Heart Assoc. 2016. Vol. 5, № 2. Art. № e002365. https://doi.org/10.1161/JAHA.115.002365

Hernández-Vicente A., Hernando D., Santos-Lozano A., Rodríguez-Romo G., Vicente-Rodríguez G., Pueyo E., Bailón R., Garatachea N. Heart Rate Variability and Exceptional Longevity // Front. Physiol. 2020. Vol. 11. Art. № 566399. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.566399

Kemp A.H., Quintana D.S., Felmingham K.L., Matthews S., Jelinek H.F. Depression, Comorbid Anxiety Disorders, and Heart Rate Variability in Physically Healthy, Unmedicated Patients: Implications for Cardiovascular Risk // PLoS One. 2012. Vol. 7, № 2. Art. № e30777. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0030777

Hayano J., Yuda E. Pitfalls of Assessment of Autonomic Function by Heart Rate Variability // J. Physiol. Anthropol. 2019. Vol. 38, № 1. Art. № 3. https://doi.org/10.1186/s40101-019-0193-2

Costa M.D., Redline S., Davis R.B., Heckbert S.R., Soliman E.Z., Goldberger A.B. Heart Rate Fragmentation as a Novel Biomarker of Adverse Cardiovascular Events: The Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis // Front. Physiol. 2018. Vol. 9. Art. № 1117. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.01117

Sammito S., Thielmann B., Klussmann A., Deußen A., Braumann K.M.., Böckelmann I. Guideline for the Application of Heart Rate and Heart Rate Variability in Occupational Medicine and Occupational Health Science // J. Occup. Med. Toxicol. 2024. Vol. 19, № 1. Art. № 15. https://doi.org/10.1186/s12995-024-00414-9

Dearing C., Handa R.J., Myers B. Sex Differences in Autonomic Responses to Stress: Implications for Cardiometabolic Physiology // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2022. Vol. 323, № 3. P. E281–E289. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00058.2022

Geovanini G.R., Vasques E.R., de Oliveira Alvim R., Mill J.G., Andreão R.V., Vasques B.K., Pereira A.C., Krieger J.E. Age and Sex Differences in Heart Rate Variability and Vagal Specific Patterns – Baependi Heart Study // Glob. Heart. 2020. Vol. 15, № 1. Art. № 71. https://doi.org/10.5334/gh.873

Monfredi O., Lyashkov A.E., Johnsen A.B., Inada S., Schneider H., Wang R., Nirmalan M., Wisloff U., Maltsev V.A., Lakatta E.G., Zhang H., Boyett M.R. Biophysical Characterization of the Underappreciated and Important Relationship Between Heart Rate Variability and Heart Rate // Hypertension. 2014. Vol. 64, № 6. P. 1334–1343. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.114.03782

Golosheykin S., Grant J.D., Novak O.V., Heath A.C., Anokhin A.P. Genetic Influences on Heart Rate Variability // Int. J. Psychophysiol. 2017. Vol. 115. P. 65–73. https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2016.04.008

Nolte I.M., Munoz M.L., Tragante V., Amare A.T., Jansen R., Vaez A., von der Heyde B., Avery C.L., Bis J.C., Dierckx B. et al. Genetic Loci Associated with Heart Rate Variability and Their Effects on Cardiac Disease Risk // Nat. Commun. 2017. Vol. 8. Art. № 15805. https://doi.org/10.1038/ncomms15805

van de Vegte Y.J., Eppinga R.N., van der Ende M.Y., Hagemeijer Y.P., Mahendran Y., Salfati E., Smith A.V., Tan V.Y., Arking D.E., Ntalla I. et al. Genetic Insights into Resting Heart Rate and Its Role in Cardiovascular Disease // Nat. Commun. 2023. Vol. 14. Art. № 4646. https://doi.org/10.1038/s41467-023-39521-2

Benarroch E.E. The Central Autonomic Network: Functional Organization, Dysfunction, and Perspective // Mayo Clin. Proc. 1993. Vol. 68, № 10. P. 988–1001. https://doi.org/10.1016/S0025-6196(12)62272-1

Central Autonomic Network / ed. by E.E. Benarroch // Autonomic Neurology / ed. by E.E. Benarroch. New York, 2014. P. 3–14. https://doi.org/10.1093/med/9780199920198.003.0001

Thayer J.F., Åhs F., Fredrikson M., Sollers III J.J., Wager T.D. A Meta-Analysis of Heart Rate Variability and Neuroimaging Studies: Implications for Heart Rate Variability as a Marker of Stress and Health // Neurosci. Biobehav. Rev. 2012. Vol. 36, № 2. P. 747–756. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2011.11.009

Thayer J.F., Broschot J.F. Psychosomatics and Psychopathology: Looking up and down from the Brain // Psychoneuroendocrinology. 2005. Vol. 30, № 10. P. 1050–1058. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2005.04.014

Amodio D.M., Frith C.D. Meeting of Minds: The Medial Frontal Cortex and Social Cognition // Nat. Rev. Neurosci. 2006. Vol. 7, № 4. P. 268–277. https://doi.org/10.1038/nrn1884

Bush G., Luu P., Posner M.I. Cognitive and Emotional Influences in Anterior Cingulate Cortex // Trends Cogn. Sci. 2000. Vol. 4, № 6. P. 215–222. https://doi.org/10.1016/S1364-6613(00)01483-2

Delgado M.R., Nearing K.I., LeDoux J.E., Phelps E.A. Neural Circuitry Underlying the Regulation of Conditioned Fear and Its Relation to Extinction // Neuron. 2008. Vol. 59, № 5. P. 829–838. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2008.06.029

Milad M.R., Quirk G.J. Neurons in Medial Prefrontal Cortex Signal Memory for Fear Extinction // Nature. 2002. Vol. 420, № 6911. P. 70–74. https://doi.org/10.1038/nature01138

Quirk G.J., Beer J.S. Prefrontal Involvement in the Regulation of Emotion: Convergence of Rat and Human Studies // Curr. Opin. Neurobiol. 2006. Vol. 16, № 6. P. 723–727. https://doi.org/10.1016/j.conb.2006.07.004

Amat J., Paul E., Zarza C., Watkins L.R., Maier S.F. Previous Experience with Behavioral Control over Stress Blocks the Behavioral and Dorsal Raphe Nucleus Activating Effects of Later Uncontrollable Stress: Role of the Ventral Medial Prefrontal Cortex // J. Neurosci. 2006. Vol. 26, № 51. P. 13264–13272. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3630-06.2006

Milad M.R., Wright C.I., Orr S.P., Pitman R.K., Quirk G.J., Rauch S.L. Recall of Fear Extinction in Humans Activates the Ventromedial Prefrontal Cortex and Hippocampus in Concert // Biol. Psychiatry. 2007. Vol. 62, № 5. P. 446–454. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2006.10.011

Enter D., Terburg D., Harrewijn A., Spinhoven P., Roelofs K. Single Dose Testosterone Administration Alleviates Gaze Avoidance in Women with Social Anxiety Disorder // Psychoneuroendocrinology. 2016. Vol. 63. P. 26–33. https://dx.doi.org/10.1016/j.psyneuen.2015.09.008

Cacioppo J.T., Gardner W.L., Berntson G.G. The Affect System Has Parallel and Integrative Processing Components: Form Follows Function // J. Pers. Soc. Psychol. 1999. Vol. 76, № 5. P. 839–855. https://doi.org/10.1037/0022-3514.76.5.839

Tupitsa E., Egbuniwe I., Lloyd W.K., Puertollano M., Macdonald B., Joanknecht K., Sakaki M., van Reekum C.M. Heart Rate Variability Covaries with Amygdala Functional Connectivity During Voluntary Emotion Regulation // NeuroImage. 2023. Vol. 274. Art. № 120136. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2023.120136

Huber A., Koenig J., Bruns B., Bendszus M., Friederich H.C., Simon J.J. Brain Activation and Heart Rate Variability as Markers of Autonomic Function under Stress // Sci. Rep. 2025. Vol. 15, № 1. Art. № 28114. https://doi.org/10.1038/s41598-025-12430-8

Deschodt-Arsac V., Blons E., Gilfriche P., Spiluttini B., Arsac L.M. Entropy in Heart Rate Dynamics Reflects How HRV-Biofeedback Training Improves Neurovisceral Complexity During Stress-Cognition Interactions // Entropy (Basel). 2020. Vol. 22, № 3. Art. № 317. https://doi.org/10.3390/e22030317

McEwen B.S. Protective and Damaging Effects of Stress Mediators // N. Engl. J. Med. 1998. Vol. 338, № 3. P. 171–179. https://doi.org/10.1056/NEJM199801153380307

Etkin A., Wager T.D. Functional Neuroimaging of Anxiety: A Meta-Analysis of Emotional Processing in PTSD, Social Anxiety Disorder, and Specific Phobia // Am. J. Psychiatry. 2007. Vol. 164, № 10. P. 1476–1488. https://doi.org/10.1176/appi.ajp.2007.07030504

Thayer J.F., Friedman B.H. Stop That! Inhibition, Sensitization, and Their Neurovisceral Concomitants // Scand. J. Psychol. 2002. Vol. 43, № 2. P. 123–130. https://doi.org/10.1111/1467-9450.00277

Dong J.G. The Role of Heart Rate Variability in Sports Physiology (Review) // Exp. Ther. Med. 2016. Vol. 11, № 5. P. 1531–1536. https://doi.org/10.3892/etm.2016.3104

Rudics E., Buzas A., Pálfi A., Szabó Z., Nagy Á., Hompoth E.A., Dombi J., Bilicki V., Szendi I., Dér A. Quantifying Stress and Relaxation: A New Measure of Heart Rate Variability as a Reliable Biomarker // Biomedicines. 2025. Vol. 13, № 1. Art. № 81. https://doi.org/10.3390/biomedicines13010081

Gullett N., Zajkowska Z., Walsh A., Harper R., Mondelli V. Heart Rate Variability (HRV) as a Way to Understand Associations Between the Autonomic Nervous System (ANS) and Affective States: A Critical Review of the Literature // Int. J. Psychophysiol. 2023. Vol. 192. P. 35–42. https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2023.08.001

Pham T., Lau Z.J., Chen S.H.A., Makowski D. Heart Rate Variability in Psychology: A Review of HRV Indices and an Analysis Tutorial // Sensors (Basel). 2021. Vol. 21, № 12. Art. № 3998. https://doi.org/10.3390/s21123998

Perek S., Raz-Pasteur A. Heart Rate Variability: The Age-Old Tool Still Remains Current // Harefuah. 2021. Vol. 160, № 8. P. 533–536 (in Hebrew).

Марков А.Л. Вариабельность сердечного ритма у лыжников-гонщиков Республики Коми 15–18 лет: возрастные и половые различия // Журн. мед.-биол. исследований. 2019. Т. 7, № 2. С. 151–160. https://doi.org/10.17238/issn2542-1298.2019.7.2.151

Amirian I., Andersen L.T., Rosenberg J., Gögenur I. Decreased Heart Rate Variability in Surgeons During Night Shifts // Can. J. Surg. 2014. Vol. 57, № 5. P. 300–304. https://doi.org/10.1503/cjs.028813

Solhjoo S., Haigney M.C., McBee E., van Merrienboer J.J.G., Artino Jr. A.R., Battista A., Ratcliffe T.A., Lee H.D., Durning S.J. Heart Rate and Heart Rate Variability Correlate with Clinical Reasoning Performance and Self-Reported Measures of Cognitive Load // Sci. Rep. 2019. Vol. 9, № 1. Art. № 14668. https://doi.org/10.1038/s41598-019-50280-3

Димитриев Д.А., Саперова Е.В., Димитриев А.Д., Салимов Э.Р. Использование нелинейных параметров вариабельности сердечного ритма для выявления стресса // Журн. мед.-биол. исследований. 2021. Т. 9, № 3. С. 265–274. https://doi.org/10.37482/2687-1491-Z064

Яманова Г.А. Тип регуляции сердечного ритма как критерий адаптации к условиям обучения // Человек. Спорт. Медицина. 2021. Т. 21, № 1. С. 62–70. https://doi.org/10.14529/hsm210108

Михайлова С.В., Хрычева Т.В. Адаптационные, регуляторные и функциональные возможности студентов с разным биологическим возрастом по шкале «Bio-age» // Журн. мед.-биол. исследований. 2023. Т. 11, № 3. С. 265–277. https://doi.org/10.37482/2687-1491-Z147

Mao K., Quipildor G.F., Tabrizian T., Novaj A., Guan F., Walters R.O., Delahaye F., Hubbard G.B., Ikeno Y., Ejima K. et al. Late-Life Targeting of the IGF-1 Receptor Improves Healthspan and Lifespan in Female Mice // Nat. Commun. 2018. Vol. 9, № 1. Art. № 2394. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04805-5