Вариабельность сердечного ритма

Несмотря на то, что тренировка на основе ВСР представляется более эффективной для улучшения аэробной работоспособности по сравнению с предварительным планированием тренировки, она не проявила способности предсказывать перенапряжение – но предполагают, что это связано с методологическими проблемами в исследованиях. Показана способность ВСР прогнозировать заболевания у высококвалифицированных спортсменов, но возможность предсказывать травмы у людей не подтвердилась. Современные технологии, такие как приложения к смартфонам, пульсометры и импульсные датчики на палец, надёжно измеряют ВСР. И наконец, ВСР можно измерить за сверхкороткий период (1 минуту) и сделать это лёжа на спине, сидя или стоя.

Что такое вариабельность сердечного ритма (ВСР)?

Термин «вариабельность сердечного ритма (ВСР)» становится всё популярнее, так как исследования этого показателя продолжают идентифицировать его связь со спортивными результатами и восстановлением (1). Помимо этого, в настоящее время доступно множество приложений для контроля ВСР при помощи смартфона (2).

ВСР – просто различия во времени между последовательными сердцебиениями, известное также, как R-R интервал или межударный интервал (Рисунок 1). Время между каждым ударом сердца не фиксировано/постоянно, оно изменяется между ударами, отсюда и название «вариабельность сердечного ритма».

Рис. 1. Вариабельность сердечного ритма.

Традиционно ВСР оценивали при помощи электрокардиограммы (ЭКГ), но с развитием технологий теперь можно надёжно измерять его при помощи смартфона, с датчиком на груди (3) или на пальце (4). Несмотря на множество других показателей при измерении ВСР, наиболее распространённый и, вероятно, надёжный – технически известный как «квадратный корень из средней суммы квадратов разностей между соседними R-R интервалами (RMSSD)» (5). В спорте ВСР наиболее часто оценивают с использованием показателя RMSSD. Другие два популярных показателя ВСР, которые используются в спортивной науке: высокочастотная мощность (HFP) и стандартное отклонение вариабельности случайного межударного R-R интервала (SD 1) (6).

Помимо значимости ВСР для спортивных результатов, она в основном используется в клинике. Показана способность ВСР прогнозировать смертность после сердечного приступа (7, 8), а также связь с застойной сердечной недостаточностью (9), диабетической невропатией (10, 11, 12), депрессией (13, 14), состоянием после пересадки сердца (15), подверженностью синдрому внезапной детской смерти (SIDS) и низкой выживаемостью недоношенных детей (16).

Как используют ВСР для определения состояния восстановления?

С этого момента тема становится немного сложнее, но мы попытаемся её изложить коротко и информативно.

Во-первых, и это важно учитывать, ВСР предоставляет важную информацию о функционировании вашей автономной нервной системы (АНС), а также наиболее надёжно измеряет функцию АНС (10). Увеличение ВСР указывает на положительную адаптацию/лучшее состояние восстановления, тогда как уменьшение ВСР отражает стресс и худшее состояние восстановления. Здесь нужно отметить, что больше – не всегда лучше и меньше – не всегда хуже (17), но обсуждение этих нюансов выходит за пределы данной статьи. Тем не менее, золотое правило: чем выше ВСР у спортсмена, тем лучше они восстановлены и наоборот.

АНС состоит из двух компонентов: симпатической нервной системы (СНС) и парасимпатической нервной системы (ПНС) (Рисунок 2). Наиболее простой способ их различать – связывать реакцию «сражайся или беги» с СНС, а реакцию «отдыхай и переваривай» - с ПНС. Таким образом, как следует из Рисунка 3, СНС повышает ЧСС, а ПНС замедляет.

Рис. 2. Нервная система.

Рис. 3. Автономная нервная система.

Итак, СНС отвечает за «возбуждение» тела в стрессовых условиях (например, при соревнованиях) и функционирует, стимулируя реакции, изображённые на Рисунке 3. Примером одной из них является стимуляция выделения адреналина и норадреналина, известных также как эпинефрин и норэпинефрин, гормонов, подготавливающих организм к стрессу. Кроме того, СНС также повышает ЧСС, силу сокращений и артериальное давление, что приводит к увеличению кровотока в мышцах (18). Следовательно, всякий раз, когда вы или ваш спортсмен чувствует «прилив адреналина» перед соревнованиями, это означает, что СНС активирована и подготавливает вас к соревнованиям.

С другой стороны, ПНС действует прямо противоположно и отвечает за понижение ЧСС и артериального давления при отсутствии стресса. По сути, ПНС способствует восстановлению после стрессовых событий (например, соревнований), противодействуя влиянию СНС (18).

Проще говоря, СНС повышает ЧСС и приток крови к мышцам, в то время как ПНС понижает ЧСС и периферический кровоток – по сути, они противодействуют друг другу. Тем не менее, обе необходимы для работоспособности и восстановления. СНС стимулирует организм для противодействия стрессорам при выступлениях, а ПНС жизненно необходима для восстановления и регенерации. Считается, что «дисбаланс» между СНС и ПНС может ухудшать спортивные результаты, а в более тяжёлых случаях приводить к перетренированности (19).

В дополнение, ВСР так же, как при физических нагрузках, изменяется при психическом и химическом стрессе. Например, показано существенное уменьшение ВСР от психических раздражителей: рабочий/связанный с работой стресс (20), принятие сложных решений (21), публичные выступления (21), а также при сдаче экзаменов/тестов (22, 23). Фактически, в одном исследовании сообщалось, что спортсмены, подверженные высокому уровню стресса, в меньшей степени увеличивают силу, чем их коллеги с более низким уровнем стресса (24). Кроме того, от химических стрессоров, таких как алкоголь, неоднократно отмечалось снижение ВСР (25 – 29).

В связи со способностью ВСР точно оценивать функцию АНС (баланс между СНС и ПНС) и неинвазивным способом, она широко используется спортивными учёными для контроля системного утомления и восстановления. У возможности контроля системного состояния восстановления спортсмена, разумеется, есть свои «за» и «против». К фактору «за» относится способность тренера определить состояние восстановления спортсмена в общем, включая физический, психический и химический стресс, в отличие от технологий на основе GPS, отображающих лишь физическую/внешнюю нагрузку. К фактору «против» можно отнести невозможность для тренера выделить, какой из стрессоров (физический, психический или химический) влияет на спортсмена больше всего. Но возможно, с этой ролью справятся взаимодействия тренер-спортсмен и опросники о состоянии здоровья.

Показывает ли вср работоспособность?

Так как ВСР отражает функцию АНС, а значит, стресс, она часто используется в спортивной среде для определения оптимальных периодов тренировки и контроля состояния восстановления, а также возможного перенапряжения (30). Показаны следующие свойства ВСР:

• Точно отражает состояние восстановления (19).
• Помогает определить перенапряжение у спортсмена (19).
• Определяет большую или меньшую способность спортсмена адаптироваться к тренировке (для рекомендаций по тренировке) (19).
• Прогнозирует вероятность лучших или худших результатов в конкретный день (19).
• Прогнозирует вероятность большей восприимчивости к болезни и травме (31, 32).
• Несмотря на серьёзность многих из этих заявлений, для некоторых из них есть достаточно подтверждающих исследований (21, 30, 33, 6).

ВСР и состояние восстановления

Ряд исследований выявили уменьшение ВСР после интенсивного тренировочного занятия. В частности, в одном из них наблюдалось снижение ВСР в течение 24 часов после высокоинтенсивной силовой тренировки. ВСР и результативность в упражнениях с отягощениями вернулись к исходным значениям (перед занятием) спустя 72 часа восстановления, указывая на связь между ВСР и восстановлением (34). В другом исследовании также обнаружили связь между тренировочной нагрузкой и ВСР до и в ходе Чемпионата мира по гребле у спортсменов национальной сборной (35). В работе сообщали, что при высоких тренировочных нагрузках у спортсменов в соревновательном периоде их ВСР существенно снижалась. После значительного снижения тренировочных нагрузок во время соревнований ВСР повысилась и вернулась к исходным значениям. В ещё одном исследовании с длительным контролем за спортсменами (несколько месяцев) обнаружили повышение ВСР в период интенсивных тренировок, а затем стагнацию и снижение в фазе перегрузки. Но после 2-недельного восстановительного периода ВСР восстановилась и даже увеличилась (36). Это также указывает на способность интенсивных режимов тренировки улучшать ВСР.

ВСР и перенапряжение

Несмотря на сообщения о ВСР, как надёжном показателе перенапряжения, два последних обзора не поддерживают это утверждение. Согласно систематическому обзору и мета-анализу 2016 года, перенапряжение преимущественно не влияет на ВСР в покое, то есть ВСР не может выявить перенапряжение, но также высказано предположение, что этот результат, вероятно, связан с проблемами методологии и требует дальнейшего изучения (6). Результаты исследования согласуются с предыдущим обзором, согласно которому ВСР в покое, возможно, не коррелирует с перенапряжением (33).

ВСР и работоспособность

При обсуждении ВСР и его влияния на работоспособность зачастую сравнивается тренировка на основе ВСР и предварительно спланированные занятия. Тренировка на основе ВСР просто означает планирование каждого занятия исходя из оценки ВСР спортсмена. Например, если ВСР спортсмена в норме или повышен, тогда для него рекомендуется занятие высокой интенсивности. И наоборот, когда ВСР ниже нормы, предписывается облегчённая, низкоинтенсивная тренировка. Предварительное планирование означает занятие по готовой программе без учёта ежедневных измерений ВСР.

В исследовании 2007 года сравнивали эффекты тренировки, основанной на ВСР, и предварительно спланированных занятий. Авторы сообщили о большем улучшении результатов у в группе ВСР- тренировки (максимальной скорости бега), чем в группе с предварительным планированием (37). Данные последующего исследования подтверждают большую эффективность ВСР- тренировки мужчин по сравнению с предварительно спланированными занятиями (38). Примечательно, что аналогичного улучшения у женщин не наблюдалось. Но в группе ВСР- тренировки, где женщины выполнили меньше занятий высокой интенсивности, наблюдалось параллельное улучшение результатов с группой, в которой тренировки планировались заранее. Более того, в другом исследовании обнаружена связь между высокими показателями ВСР у спортсменов и улучшением VO_2макс, при сравнении со спортсменами с низкими показателями ВСР и ухудшениями VO_2макс (39).

В общем это указывает на возможно большую пользу от тренировки, основанной на ВСР для улучшения спортивных результатов, по сравнению с предварительно спланированным вариантом тренировки. Также это показывает, что у спортсменов с более высокими показателями ВСР вероятнее прирост результатов, чем у коллег с низкими показателями ВСР. Необходимо отметить, что нам неизвестны исследования, показывающие преимущества в увеличении силы от тренировки на основе ВСР перед предварительно запланированными занятиями – исследования подтверждают лишь улучшение аэробных способностей.

ВСР и болезни/травмы

На сегодняшний день очень мало исследований, выявляющих какие-либо взаимосвязи между ВСР и заболеваниями или травмами. Фактически, нам известно только одно исследование в котором показана связь между ВСР и заболеваниями у пловцов высокой квалификации (инфекции верхних дыхательных путей и лёгких) (40).

Относительно возможности ВСР прогнозировать травмы есть одно неопубликованное исследование, проводившееся на лошадях (другом виде млекопитающих), оно показало взаимосвязь между ВСР и травмами/болезнями (31). Ещё в одном исследовании, которое в настоящее время находится на этапе сбора данных, предпринимается попытка выявить связь между ВСР и травмами от чрезмерных нагрузок у людей (32). Авторы полагают, что контроль ВСР, вероятно, выявит влияние внешних раздражителей, таких как утомление, питание и стресс, на восстановление и защитит ткани тела от повреждений. 

Как тренировка влияет на ВСР?

Не вдаваясь в детали, поскольку это выходит за рамки данной статьи, мы кратко остановимся на том, как работоспособность проявляется через ВСР.

Увеличение парасимпатической модуляции (способности ПНС модулировать/контролировать свои функции, например, понижая ЧСС) и ВСР – результат классических физиологических адаптаций, как правило, проявляющихся после воздействия тренировок на выносливость. Если коротко, тренировки на выносливость повышают объём нагрузки на сердце, что ведёт к увеличению объёма и толщины стенки левого желудочка, а также конечно-диастолического объёма (вследствие повышения объёма плазмы и снижению периферического сопротивления), в конечном счёте, происходит увеличение ударного объёма. Повышенный ударный объём означает снижение ЧСС для поддержания аналогичного сердечного выброса (по крайней мере, в покое и при субмаксимальных нагрузках). Это приводит к снижению метаболической нагрузки на сердце, повышая эффективность взаимосвязи время-давление. Уменьшение ЧСС в покое отчасти связана с повышением парасимпатической модуляции, которая и отражается через увеличение ВСР (6).

Надёжность и достоверность

ВСР проявила себя надёжным и достоверным показателем функции АНС (10). К тому же, помимо электрокардиограммы (ЭКГ), существуют более практичные методы измерения ВСР, такие как ремни с датчиками (3) и импульсные датчики на пальце (4), которые также показали надёжность и достоверность измерений. В добавок к этому, некоторые известные торговые марки, такие как Polar, выпустили часы, достоверно и надёжно измеряющие ВСР (41, 42, 43). В других исследованиях также подтверждено применение определённых технологий, например, Omega Wave System (43) и даже приложений для смартфонов, например, ithlete^TM app (3).

При контроле ВСР в плане тренировке спортсмена вместо RMSSD набирает популярность интересный показатель для измерения срочных и хронических колебаний состояния восстановления – коэффициент изменений. Но эта тема не будет подробнее обсуждаться в данной статье.

Возраст/популяция

Согласно современным исследованиям, ВСР очень надёжно измеряет функцию АНС у пожилых людей (1, 44, 45, 46). Оценка ВСР в течение дня и между днями также показала высокую надёжность у элитных спортсменов (47). Тем не менее, данные исследований с участием детей (6 – 12 лет) противоречивы; в некоторых надёжность подтверждается (48, 49) в других нет (50, 51). Таким образом, необходимы исследования надёжности и достоверности ВСР для детей.

Продолжительность

Обычно для точного измерения ВРС необходимо десять минут (пять минут стабилизации состояния, затем пять минут записи), но с развитием технологий и проведением исследований теперь доступно ультракороткое измерение. Ультракороткое измерение всего лишь за одну минуту способно обеспечить надёжную оценку ВСР (47, 52 – 54, 3).

Положение

Возможно надёжное измерение с ультракороткой записью ВСР (одна минута) в следующих положениях:

• лёжа на спине (3, 53 – 55)
• сидя (47, 53)
• стоя (53).

Перспективы дальнейших исследований

В связи с укреплением репутации показателя как эффективного маркера состояния восстановления и вероятного маркера болезни и травмы, дальнейшие исследования нужно направить на выяснения истинного потенциала ВСР. Это значит, что в будущих исследованиях нужно выяснить:

• взаимосвязь между ВСР и заболеваниями
• взаимосвязь между ВСР и травмой
• тренировка силы и мощности на основании ВСР
•  срочное и хроническое влияние контроля ВСР на работоспособность
• надёжность ВСР для детей
• насколько точно ВСР отражает состояние восстановления в различных спортивных популяциях (спортсмены, тренирующие выносливость, силу/мощность, из групповых видов спорта) и различных других популяциях (мужчины, женщины, гериатрические и педиатрические).

Ключевые моменты

• ВСР отражает вариативность времени между ударами сердца.
• Низкие показатели ВСР связаны со многими видами заболеваний.
• ВСР коррелирует с состоянием восстановления.
• ВСР в покое не проявила способность надёжно отражать перенапряжение.
• Спортсмены с высокими показателями ВСР показывают лучшие результаты в тестах на выносливость.
• У спортсменов с высоким уровнем стресса сила увеличивается в меньшей степени.
• При тренировке на основе ВСР приросты работоспособности оказались выше, чем при предварительно спланированной программе.
• По ВСР удобно прогнозировать заболевания (например, верхних дыхательных путей и лёгочные инфекции).
• Возможно, ВСР прогнозирует риск травмы, но это свойство не подтверждено в исследованиях с участием людей.
• ВСР увеличивается путём улучшения зависимости время-давление в сердце.
• Такие технологии, как Polar, приложение ithlete^TM и Omega Wave System, способны надёжно считывать ВСР.
• ВРС можно оценивать ультракороткой записью (одна минута) и в положениях стоя, сидя и лёжа на спине.

Оригинал: http://www.scienceforsport.com/