Роллин МакКрэти. Следуя ритму сердца

Следуя ритму сердца: путь Института математики сердца к биологической обратной связи ВСР

Роллин МакКрэти

Перевод И.В. Фотиевой

Введение

Путь, который привел меня и моих коллег к исследованию вариабельности сердечного ритма (ВСР) и последующей разработке технологий биологической обратной связи[1], начался в 1987 году, когда я впервые встретил Дока Чайлдра, который немного позже основал Институт математики сердца. До этого я работал инженером систем связи в Motorola и обнаружил, что меня никогда не удовлетворяли объяснения природы электромагнетизма, которым меня учили, хотя многое было понятно с точки зрения того, как использовать эти, казалось бы, загадочные электромагнитные поля для переноса информации на большие расстояния. Это любопытство побудило меня начать изучать другие точки зрения, что в конечном итоге привело меня к тому, что я покинул Motorola и переехал в Калифорнию, где в итоге получил степень магистра в области исследований сознания.

Это было мое первое знакомство с биологической обратной связью, с различными видами практики осознанности и медитации, а также с методами измерения реакций вегетативной нервной системы как сигнала обратной связи и т. д. Затем я стал соучредителем весьма успешной компании в области электростатики, и хотя я продолжал медитировать и достигал некоторых примечательных внутренних состояний, я часто оказывался в стрессе. Именно в этот период я встретил Дока Чайлдра, который благодаря своим исследованиям и опыту пришел к выводу, что энергия сердца действительно является мостом к высшим способностям осознания.

Хотя я знал о многих упоминаниях сердца как источника интуитивного внутреннего руководства, мудрости и безусловной любви, – я считал их метафорами и никогда не воспринимал это всерьез. Но я решил попробовать практики, ориентированные на сердце, чтобы получить доступ к интуитивному руководству сердца, которое предложил Док.

В течение следующих нескольких месяцев я был удивлен и обрадован тем положительным влиянием, которое эти практики оказали на мое самосознание, медитацию, личные и деловые решения и отношения, а также на мою способность регулировать свои мысли и эмоции. Этот опыт и интуитивные побуждения моего сердца побудили меня продать свою долю в компании и принять приглашение помочь Доку и другим основать новую некоммерческую исследовательскую и образовательную организацию для изучения того, как качества, связанные с сердцем, могут быть связаны с улучшением здоровья, социальной гармонии и помощи людям в эффективной ориентации во все более напряженном и поляризованном мире.

Институт математики сердца (HeartMath,) получил официальный статус некоммерческой организации IRS в 1991 году. Вскоре после этого начальные учебные курсы, которые мы разрабатывали, были предложены публично и были опубликованы первые книги. Мы с Майком Аткинсоном открыли нашу лабораторию прикладных исследований, где впервые создали лаборатории клеточной культуры, электрофизиологии, а также лаборатории холтеровской регистрации и анализа.

Первое исследование мы провели с выборкой из 38 человек с приобретенным иммунодефицитом (СПИД) в январе 1993 г. В то время было очень мало опубликованных исследований, касающихся  положительных эмоций. Наши первые эксперименты были сфокусированы на  физиологических коррелятах положительных эмоций, таких как  признательность и сострадание, а также негативных эмоций, например, разочарование или гнев.

Мы стремились определить, какие физиологические переменные были наиболее чувствительны к изменениям эмоциональных состояний и коррелировали с ними –  путем анализа множества различных физиологических показателей, таких как частота сердечных сокращений, электроэнцефалограмма (ЭЭГ) и электромиографическая (ЭМГ) активность, дыхание, проводимость кожи и т. д.

Среди целого ряда этих показателей мы обратили внимание на частотный спектр электрокардиограммы (ЭКГ) в разные интервалы времени. Удивительно, но этот спектр, по-видимому, явно отражал эмоциональное состояние и стал нашей первой формой биологической обратной связи с сердцем.

Мы настроили  процесс, при котором спектр на ЭКГ участники могли просматривать в режиме реального времени. Нашим участникам было интересно видеть, как их спектры меняются по мере того, как они намеренно изменяли свое эмоциональное состояние.

Нам удалось показать, что основным фактором, ответственным за различия в частотных структурах спектров ЭКГ, являются закономерности изменения временных интервалов между зубцами R на ЭКГ. Это наблюдение побудило нас обратить внимание на  вариабельность сердечного ритма (ВСР). В эти ранние годы мы исследовали многие вещи, такие как фазовые отношения между дыханием, артериальным давлением (время прохождения пульса) и сердечными ритмами, различные показатели взаимодействия сердца и мозга, синхронизацию сердца и мозга между парами участников и влияние эмоций на переменные гормональной и иммунной систем.

Больше всего бросалось в глаза то, что характер ритма ВСР отражал эмоциональное состояние людей и что положительные эмоции имели тенденцию вызывать резкие изменения в характере ритмов ВСР.

В этом состоянии, которое мы сначала назвали «состоянием вовлечения», а затем изменили его на «физиологическую когерентность» (также называемую «сердечной когерентностью», или «когерентностью сердечного ритма»), мы обнаружили, что сердечные ритмы, кровяное давление, ритмы дыхания и часто очень низкочастотный мозговой ритм –  были «вовлечены» в  ВСР, то есть находились с ним в тесной связи. Попросив участников разного возраста варьировать частоту своих дыхательных ритмов в широком диапазоне (от быстрого до медленного), мы обнаружили диапазон частот, или ширину полосы, в которой может происходить эта вовлеченность, которая находилась в районе 0,1 Гц.

После долгих обсуждений с членами нашего научного совета мы изменили терминологию для описания этого состояния – с «состояния вовлечения» на «состояние когерентности» по нескольким причинам. Было ясно, что в состоянии когерентности  различные ритмы организма не только частотно согласованы, но и резонансны с ритмами сердечно-сосудистой системой. В этом оптимальном состоянии также происходила синхронизация других ритмов, таких как ЭЭГ и краниосакральных ритмов.

Кроме того, состояние когерентности было тесно связано с эмоциями и информационными паттернами, которые можно было измерить в электромагнитном поле сердца, внешнем по отношению к телу, что имело значение для обмена энергетическими сообщениями между людьми и в социальной динамике.

Нам нужна была всеобъемлющая концепция, охватывающая вовлечение, резонанс, синхронизацию и способность к саморегуляции.

Мы остановились на термине согласованности как идеальной всеобъемлющей концепции, – поскольку она всегда подразумевает корреляции, связность, последовательность, эффективное использование энергии и обычно относится к глобальному порядку, где целое больше, чем сумма его отдельных частей. Она также включала математические концепции и инструменты для оценки перекрестной когерентности, вовлеченности, автокогерентности и синхронизации не только внутри физиологии человека, но и между людьми.

Стало ясно, что в состоянии когерентности вся физиология переходит в оптимальное состояние и колеблется на резонансной частоте, присущей сердцу, мозгу, легким и сосудистой системе в целом. Мы также обнаружили, что, хотя частота дыхания, кровяное давление и сердечные ритмы оставались неизменными, фазовые соотношения между ними были разными, когда кто-то намеренно менял ритм дыхания по сравнению с нормальным физиологическим функционированием.

Мы опубликовали исследование в Американском журнале кардиологии, показывающее, как состояния гнева или признательности отражаются на моделях ВСР и спектрах мощности. Важно отметить, что в этом исследовании (и некоторых других) участникам не предлагалось изменять ритм дыхания, скорее, их просили самостоятельно вызывать различные эмоции. Мы обнаружили, что ритмы дыхания участников менялись в ответ на эмоции, которые они испытывали, а не на сознательное изменение их дыхания. Это говорит о том, что системы головного мозга более высокого уровня бессознательно изменяют ритм дыхания.

В ранних версиях разработанных нами техник саморегуляции мы не включали никаких указаний на более глубокое и медленное дыхание или на его определенный ритм. Одной из причин было то, что почти половина людей, которые ранее не были знакомы с дыхательными практиками, обнаруживали, что ритмичное дыхание становится некомфортным и неприятным примерно через одну минуту. Однако при обучении методам саморегуляции стало ясно, что группы населения, которые находились в состоянии сильного стресса или имели более низкое эмоциональное самосознание или проблемы со здоровьем, не могли перейти в последовательный ритм, активируя только положительное эмоциональное состояние.

В итоге мы нашли хороший баланс, изменив первый шаг методики на «дыхание, сосредоточенное на сердце». Этот метод в настоящее время используется в большинстве процедур HeartMath,

В дополнение к фокусировке на сердце («сосредоточить свое внимание на области сердца») в первоначальных версиях (что мы неизменно считали важным аспектом) – мы проинструктировали их: «Представьте, что ваше дыхание входит и выходит из области сердца или грудной клетки, и дышите немного медленнее и глубже, чем обычно. Найдите легкий и удобный ритм».

Затем мы предлагаем им перейти ко второму шагу, который обычно включает в себя погружение в переживание «легкости», или регенеративной эмоции. Мы постоянно обнаруживали, что при таком подходе и небольшой практике большинство людей могли использовать дыхание, чтобы «запустить» переход к ритму когерентности, прийти к своей естественной резонансной частоте и поддерживать когерентное состояние в течение гораздо более длительных периодов времени, не испытывая при этом никаких ощущений дискомфорта, связанного с ритмичным дыханием.

В лаборатории было легко настроить обратную связь по ВСР в режиме реального времени. Участники могли видеть, как их ВСР меняется на синусоидальную, когда они практиковали разработанные нами методы умственной и эмоциональной саморегуляции. Они постоянно сообщали, что визуальная обратная связь была мотивирующей и полезной, когда они могли видеть, как меняется их физиология, и помогала им научиться поддерживать когерентное состояние в течение более длительных периодов времени. Частично основываясь на отзывах, мы разработали в нашей лаборатории недорогую, удобную для потребителя систему обучения с биологической обратной связью по согласованности ВСР. Это заняло несколько лет и потребовало множества проб и ошибок на различных этапах разработки.

Хотя никто из нас не может вспомнить точный год, когда мы впервые узнали об исследованиях ВСР, проводимых  другими специалистами, но приблизительно  это было в конце 1990-х или начале 2000-х, когда Пол Лерер случайно встретил встретил Дебору Розман, одну из моих коллег по HeartMath. Несколько лет спустя доктор Лерер посетил институт, где я впервые узнал об исследованиях покойного доктора Евгения Васчилло. Хотя у меня не было возможности познакомиться с ним поближе, нам удалось встретиться на конференции по биологической обратной связи. Мне было очень приятно узнать о его независимом исследовании и об исследовании доктора Лерера.

Из наших исследований стало ясно, что VLF-ритм[2] генерируется внутренней сердечной нервной системой в контексте, где на записи не могла влиять симпатическая активность, движение и т. д. Однако, когда он стимулировал эфферентные симпатические нейроны, это увеличивало амплитуду собственного VLF-ритма афферентного нейрона и могло изменять частоту этого ритма.

Другими словами, эти данные убедительно свидетельствуют о том, что VLF-ритм вырабатывается внутри самого сердца и что этот внутренний ритм, по-видимому, имеет основополагающее значение для здоровья и благополучия.

Хотя большинство обсуждений ВНС сосредоточено на эфферентных (нисходящих) путях, наши наблюдения за паттернами сердечного ритма, связанными с эмоциональными состояниями и отражающими их, привели нас к более глубокому изучению роли афферентных (восходящих от сердца) нервов в модуляции сердечного ритма и соответственно, в установлении когерентного состояния. Известно, что от 85% до 90% нервов блуждающего нерва являются афферентными и что афференты сердечно-сосудистой системы посылают сигналы в мозг в гораздо большей степени, чем другие основные органы.

Хорошо известная гипотеза, предложенная психофизиологами Джоном и Беатрис Лейси, названная «гипотезой барорецепторов», выявила причинную связь между афферентными импульсами сердца и когнитивными функциями. Эту работу существенно продвинули Кристоф Вельк и Манфред Фельден. Их основное внимание было сосредоточено на микромасштабных временных закономерностях сердечной деятельности, возникающих в течение одного сердечного цикла или, самое большее, в течение 3–4 сердечных сокращений.

Однако исследования в области нейрокардиологии установили, что взаимодействия между сердцем и мозгом гораздо сложнее, чем считалось ранее.

Внутренняя нервная система сердца имеет как краткосрочную, так и долговременную память, которая влияет на афферентные ритмы. Это побудило нашу исследовательскую группу предположить, что организация ритмической активности сердца в более длительных временных масштабах также может оказывать прямое влияние на когнитивные процессы. Мы назвали это гипотезой когерентности сердечного ритма. В нем утверждается, что характер и стабильность изменений частоты сердечных сокращений от удара к удару кодируют информацию в макроскопических временных масштабах, которая может влиять на когнитивные функции и эмоциональные переживания. С тех пор несколько исследований показали, что когерентность сердечного ритма действительно связана со значительным улучшением когнитивных функций.

Одно исследование показало, что пребывание в состоянии когерентности в течение 5 минут перед заданием на слуховое различение приводит к шестикратному улучшению производительности  по сравнению с колебаниями, обычно наблюдаемыми в течение одного сердечного цикла. Это также показало прогнозируемый эффект переноса пребывания в режиме когерентности на последующую когнитивную деятельность, а также значительную корреляцию между когерентностью сердечного ритма участников и их производительностью.

Ключевым постулатом гипотезы Велька и Фельдена о механизме влияния афферентной нейронной активности сердца на когнитивные функции было то, что альфа-ритм мозга синхронизирован с сердцебиением. Синхронизация сердца и мозга в течение более длительных периодов времени также является важным аспектом гипотезы когерентности сердечного ритма. Поэтому мы разработали метод количественной оценки синхронизации между сердцем и мозгом и подтвердили, что значительная часть альфа-активности, а также другой активности мозгового ритма действительно синхронизируется с активностью сердца и паттернами ВСР, и что при более высоких уровнях когерентности ВСР синхронизированная активность между сердцем и мозгом значительно увеличивается.

Другой важный аспект сердечно-сосудистой афферентной системы, связанный с тем, как биологическая обратная связь ВСР может способствовать саморегуляции, психическому здоровью и перезагрузке регуляторных систем, основан на работе покойного доктора Карла Прибрама. Он показал, что мы устанавливаем физиологические и поведенческие «установочные точки», или базовые паттерны, которые поддерживаются в рамках вложенных циклов обратной связи в подкорковых структурах. Как только базовый шаблон установлен, мозг и нервная система стремятся поддерживать соответствие между текущими входными данными и базовым эталоном. Хотя это более сложно и подробно обсуждается в другом месте, это похоже на то, как работает термостат в системе отопления: как только температура установлена, система стремится ее поддерживать.

Афферентные сигналы в мозг поступают от многих органов и мышц, особенно от лица. Однако сердечно-сосудистая система имеет больше афферентных импульсов, чем любая другая, и является основным источником устойчивых ритмов.

При этом, когда текущие входные сигналы от сердца  (паттерны ВСР) соответствуют одной из ранее установленных нейронных программ, они распознаются мозгом как знакомые. Мозгу знакомо то, что мы воспринимаем как безопасное и комфортное. Важно отметить, что этот процесс происходит даже тогда, когда ранее установленный базовый паттерн связан с подавленностью, тревогой, замешательством и т. д. Когда возникает несоответствие между входными нейронными паттернами (ВСР) и знакомым эталоном, происходит изменение активности центральной и вегетативной нервной системы, предупреждающее нас о текущем состоянии несоответствия. Вот почему люди, у которых сформирован неадаптированный базовый уровень или которые не знакомы с более глубоким и медленным дыханием, могут испытывать дискомфорт при первой практике биологической обратной связи ВСР.

Другими словами, люди могут «застрять» в нездоровых моделях умственных, эмоциональных и поведенческих реакций.

Это подводит меня к важному аспекту того, почему когерентность ВСР и резонансная частота дыхания с биологической обратной связью эффективны для улучшения многих аспектов психического здоровья и способности к саморегуляции.

Когда люди регулярно практикуют переход к когерентности ВСР, паттерны афферентных неврологических сигналов изменяются на более упорядоченные (когерентные) и стабильные паттерны. Способность серии коротких периодов когерентной ВСР оказывать влияние на долгосрочную функциональную связь в сетях, связанных с эмоциями, была продемонстрирована в недавнем исследовании, которое показало, что когда дыхание, сосредоточенное на сердце, сочетается с самоиндукцией положительного или спокойного эмоционального состояния, связь между более последовательным ритмом и спокойной или положительной эмоцией усиливается.

Благодаря этому процессу устанавливаются новые паттерны, которые мозг затем стремится поддерживать, что значительно облегчает людям поддержание самостоятельного эмоционального и поведенческого контроля и стабильности на протяжении всей повседневной жизни. Переустановка нейронных паттернов происходит постепенно, и люди часто не осознают тех положительных изменений, которые они произвели.

Мы также исследовали ВСР в контексте социальной и глобальной согласованности и синхронизации сердечного ритма между парами людей и в группах, а также то, как ВСР может синхронизироваться с силой резонансных колебаний частоты магнитного поля. В недавнем исследовании групп, расположенных в пяти странах, было обнаружено, что пребывание в согласованном ритме ВСР в течение пятнадцати минут увеличивает синхронизацию не только среди членов группы , но также увеличивает синхронизацию ВСР с магнитным полем Земли в течение всего периода времени через 24 часа.

Гармоничный поток в групповой динамике часто связан со спонтанной синхронизацией между членами группы. Например, во время разговора люди склонны бессознательно синхронизировать свои движения, позы, высоту голоса и скорость речи, и в итоге важные аспекты их физиологии также часто синхронизируются.

Чтобы произошла синхронизация, сигнал определенного типа (звуковой, световой, тактильный, электромагнитный или химический) должен связывать и передавать информацию между парами членов группы. Что касается последнего утверждения, то мы смогли измерить сердцебиение на расстоянии нескольких футов от тела, используя электрометр с очень высоким импедансом, подключенный к металлической пластине.  Глядя на синхронизацию сердца и мозга между парами участников, разделенных расстоянием в 5 футов, мы обнаружили, что мозговые волны участника смогли синхронизироваться с сердцебиением другого участника .

Рекомендации на будущее

Существует много неисследованных областей для будущих исследований в области биологической обратной связи ВСР, например,  сколько ежедневных тренировок и какой продолжительности необходимо для восстановления исходного уровня, а также для устойчивых клинических и значимых поведенческих улучшений. Существуют ли различия в различных клинических состояниях или возрасте?

Новой и относительно неисследованной областью является изучение одновременной обратной связи ВСР и синхронизации сердца и мозга. Можно ли использовать это на тренировках по биологической обратной связи для улучшения синхронизации сердца и мозга? Как это может привести к улучшению различных аспектов когнитивной деятельности, снижению тревожности или повышению способности к саморегуляции?

Как я уже говорил ранее, одним из наиболее важных направлений новых исследований является сфера социальной согласованности. ВСР можно использовать для оценки физиологических аспектов социальных взаимодействий, групповой сплоченности и синхронизации ВСР среди членов группы. Исследования, изучающие физиологическую синхронизацию в групповой динамике, были ограничены, поскольку в большинстве экспериментов людям приходилось изолировать людей от их естественной среды, что затрудняло получение синхронизированных по времени данных в контексте реальной жизни. ВСР позволяет реализовать практический подход к оценке динамики ВНС, стрессовых и эмоциональных состояний, а также оценить парную синхронизацию участников группы в режиме реального времени. Существует множество исследовательских возможностей для изучения биологической обратной связи ВСР, а также различных методов, упражнений и процессов для повышения групповой сплоченности и синхронизации.

Источник: Rollin McCraty. Following the Rhythm of the Heart: HeartMath Institute’s Path to HRV Biofeedback. Applied Psychophysiology and Biofeedback (2022) 47:305–316.

[1] «Биологическая обратная связь (БОС) – “физиологическое зеркало”, помогающее пациенту видеть и управлять некоторыми физиологическими функциями. Метод основывается на принципе перевода информации, получаемой при помощи специальных датчиков от тела человека (электрические физиологические сигналы) в картинку или звук – сигналы обратной связи. БОС-терапия наглядно демонстрирует нам, как можно использовать наше сознание для непосредственного контроля над собственным телом, анализируя сигналы нервной системы,  позволяет естественным, безмедикаментозным способом оптимизировать нормальные физиологические и скорректировать нарушенные функции организма. Обязательным условием БОС-терапии является мотивация пациента на достижение результата. Таким образом, использование Биологической обратной связи превращает пациента из объекта врачебных вмешательств в активного и заинтересованно участника лечебного процесса» (https://nczd.ru/metod-biologicheskoj-obratnoj-svjazi/?ysclid=ltnzwk07z6616207705).

[2]VFL-ритм в отечественной терминологии означает сверхмедленные волны в общем спектре сердечного ритма (медленные волны 2-го порядка). «Спектральная составляющая сердечного ритма в диапазоне 0,05–0,015 Гц (20–70 с), по мнению многих зарубежных авторов, характеризует активность симпатического отдела вегетативной нервной системы. Однако в данном случае речь идет о более сложных влияниях со стороны надсегментарного уровня регуляции, поскольку амплитуда VLF тесно связана с психоэмоциональным напряжением и функциональным состоянием коры  головного мозга» (Баевский Р.М. и др. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации) // Вестник аритмологии. 2001. № 24).