Ulyanovsk Medico-biological Journal

PHYSIOLOGY

Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2019-3-63-71

 

INFLUENCE OF BIOFEEDBACK-PULSE-TRAINING ON HYPOXIC STABILITY

 

G.N. Anufriev1,2, M.I. Zinchenko2, V.V. Gul'tyaeva2, D.Yu. Uryumtsev2, S.G. Krivoshchekov2

1 Ukhta State Technical University, Ukhta, Russia;

2 State Scientific-Research Institute of Physiology and Basic Medicine, Novosibirsk, Russia

e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

The effects of biofeedback trainings (BFT) are sufficiently detailed in scientific literature. However, the mechanism of their formation and individual characteristics of the reactions are not fully disclosed.

The purpose of the paper is to study the indirect effect of biofeedback trainings aimed at managing arterial pulse on hypoxic stability and ANS state in healthy people, taking into account the individual characteristics of the response.

Materials and Methods. The study involved 28 young women and 26 young men (19–23 years old), who underwent a 15-day biofeedback training. The authors measured the trial subjects’ heart rate (HR), duration of RR-intervals, blood pressure before and after the training. A hypoxic stress test was also carried out.

Results. According to the results of the biofeedback trainings, all the volunteers were retrospectively divided into two groups: “reducing heart rate” (R) and “non-reducing heart-rate” (N). All females and N males demonstrated an almost twofold decrease in the number of low-resistant-to-hypoxia persons with their transition into a group of medium- and high- resistant ones. N-girls, if compared with R-girls, showed a greater increase in the number of highly resistant persons (p=0.06). Resistance comparison between male groups also showed a significant increase in highly resistant persons in N-males, if compared to R-males (p=0.01). Biofeedback-training in all groups led to a steady blood pressure decrease (both systolic (p<0.001) and diastolic (p<0.03)).

Conclusion. The results obtained indicate an adaptive decrease in sympathetic activation at rest and in response to physiological (hypoxic) stress. Moreover, training effect intensity depends on the individual characteristics of the ANS initial state.

Keywords: biofeedback, heart rate, hypoxic stress test, blood pressure, autonomic nervous system.

 

References

  1. Morozov V.N., Khadartsev A.A. K sovremennoy traktovke mekhanizmov stressa [Current interpretation of stress mechanisms]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2010; 17 (1): 15–17 (in Russian).

  2. Krivoshchekov S.G. Stress, funktsional'nye rezervy i zdorov'e [Stress, functional reserves and health]. Sibirskiy pedagogicheskiy zhurnal. 2012; 9: 104–109 (in Russian).

  3. Soroko S.I., Trubachev V.V. Neyrofiziologicheskie i psikhofiziologicheskie osnovy adaptivnogo bioupravleniya [Neurophysiological and psychophysiological foundations of adaptive biocontrol]. St. Petersburg: Politekhnika-servis; 2010. 594 (in Russian).

  4. Kulik A.L., Yabluchanskiy N.I. Biologicheskaya obratnaya svyaz' i sovremennaya klinicheskaya praktika [Biofeedback and modern clinical practice]. Vestnik KhNU imeni Karazina. 2011; 975 (22): 82–93 (in Russian).

  5. Demin D.B., Poskotnikova L.V. Fiziologicheskie osnovy metodov funktsional'nogo bioupravleniya [Physiological basis of functional biocontrol methods]. Ekologiya cheloveka. 2014; 9: 48–59 (in Russian).

  6. Dzhafarova O.A., Fritsler I.V., Shubina O.S. Bioupravlenie pri lechenii golovnykh boley napryazheniya [Biofeedback in the treatment of tension headaches]. In the book: Shtark M.B., Shvarts M., ed. Bioupravlenie-4: Teoriya i praktika [Biofeedback-4: Theory and Practice]. Novosibirsk: TsERIS; 2002: 238–241 (in Russian).

  7. Sorokina N.D., Selitskiy G.V., Terementseva E.S. Effektivnost' BOS-terapii golovnoy boli napryazheniya u patsientov s razlichnymi osobennostyami avtonomnoy nervnoy sistemy [Efficacy of biofeedback therapy for tension headache in patients with various types of autonomic nervous system]. Rossiyskiy meditsinskiy zhurnal. 2014; 2: 15–18 (in Russian).

  8. Puzin M.N., Kiparisova E.S., Khozhenko E.V. Bioupravlenie i bolevye rasstroystva [Biofeedback and pain disorders]. Mediko-sotsial'naya ekspertiza i reabilitatsiya. 2017; 20: 162 (in Russian).

  9. Moiseev A.B., Parshina O.B., Kol'be O.B. Lechenie neyrogennykh disfunktsiy mochevogo puzyrya u detey s ispol'zovaniem metoda biologicheskoy obratnoy svyazi [Treatment of neurogenic bladder dysfunctions in children with biological feedback method]. Pediatriya. 2008; 87 (3): 41–45 (in Russian).

  10. Trembach G.A., Korot'ko G.F. Ispol'zovanie adaptivnogo bioupravleniya s obratnoy svyaz'yu v lechenii sindroma razdrazhennogo kishechnika [Adaptive biofeedback in treatment of irritable bowel syndrome]. Eksperimental'naya i klinicheskaya gastroenterologiya. 2009; 1: 67 (in Russian).

  11. Stern M.J., Guiles R.A., Gevirtz R. HRV Biofeedback for pediatric irritable bowel syndrome and functional abdominal pain: a clinical replication series. Appl. Psychophysiol. Biofeedback. 2014; 39 (3–4): 287–291.

  12. Ebben M.R., Kurbatov V., Pollak C.P. Moderating laboratory adaptation with the use of a heart-rate variability biofeedback device (Stress Eraser). Appl. Psychophysiol. Biofeedback. 2009; 34 (4): 245–249.

  13. Windthorst P., Mazurak N., Kuske M., Hipp A., Giel K.E., Enck P., Nieb A., Zipfel S., Teufel M. Heart rate variability biofeedback therapy and graded exercise training in management of chronic fatigue syndrome: An exploratory pilot study. J. Psychosom. Res. 2017; 93: 6–13.

  14. Grishin O.V., Paramoshkina E.V., Zinchenko M.I., Grishin V.G., Ustyuzhaninova N.V. Psikhologicheskiy status i dykhanie u detey s psikhosomaticheskoy patologiey [Psychological status and breathing in children with psychosomatic pathology]. Byulleten' SO RAMN. 2009; 29 (6): 67–72 (in Russian).

  15. Grishin O.V., Gul'tyaeva V.V., Zinchenko M.I., Zhilina I.G., Uryumtsev D.Yu., Grishin V.G., Barabash E.V. Primenenie respiratornogo bioupravleniya u bol'nykh IBS posle koronarnogo shuntirovaniya: pilotnoe issledovanie [Respiratory biocontrol in patients with coronary artery disease after coronary bypass surgery: Pilot study]. Sibirskiy nauchnyy meditsinskiy zhurnal. 2017; 37 (2): 49–54 (in Russian).

  16. Peira M., Fredrikson M., Pourtois G. Controlling the emotional heart: Heart rate biofeedback improves cardiac control during emotional reactions. Int. J. Psychophysiol. 2014; 91 (3): 225–231.

  17. Francis H.M., Penglis K.M., McDonald S. Manipulation of heart rate variability can modify response to anger-inducing stimuli. Soc. Neurosci. 2015; 11 (5): 545–552.

  18. Lin I.M., Fan S.Y., Lu H.C., Lin T.H., Chu C.S., Kuo H.F., Lee C.S., Lu Y.H. Randomized controlled trial of heart rate variability biofeedback in cardiac autonomic and hostility among patients with coronary artery disease. Behav. Res. Ther. 2015; 70: 38–46.

  19. Rukavishnikov A.A., Sokolova M.V. Shkala emotsional'noy vozbudimosti [Emotional excitability scale]. Yaroslavl': NPTs «Psikhodiagnostika»; 1996. 12 (in Russian).

  20. Mendelevich V.D. Psikhologiya deviantnogo povedeniya: uchebnoe posobie [Psychology of deviant behavior: manual]. St. Petersburg: Rech'; 2005. 445 (in Russian).

  21. Yumartova N.M. Osoznannost' (mindfulness). Psikhologicheskie kharakteristiki i instrumenty izmereniya [Mindfulness. Psychological characteristics and measurement tools]. Nauchnye issledovaniya vypusknikov fakul'teta psikhologii SPbGU [Scientific research of Psychology graduates, St. Petersburg State University]. 2013; 1 (1): 267–273 (in Russian).

  22. Strelau J., Zawadzki B. The Formal Characteristics of Behaviour -Temperament Inventory (FCB-TI): theoretical assumptions and scale construction. Eur. J. Pers. 1993; 7 (5): 313–320.

  23. Lazareva O.Yu. Profilaktika khronicheskogo stressa sredi podrostkov s ispol'zovaniem igrovogo komp'yuternogo bioupravleniya [Prevention of chronic stress among adolescents using in-game computer biofeedback]. In the book: Shtark M.B., Shvarts M., ed. Bioupravlenie-4: Teoriya i praktika [Biofeedback-4: Theory and practice]. Novosibirsk: TsERIS; 2002: 74–84 (in Russian).

  24. Dimitriev D.A., Karpenko Yu.D., Dimitriev A.D. Vliyanie indeksa massy tela na variabel'nost' serdechnogo ritma u studentov v usloviyakh otnositel'nogo pokoya i ekzamenatsionnogo stressa [Effect of body mass index on heart rate variability in students under relative rest and examination stress]. Sotsial'nye aspekty zdorov'ya naseleniya. 2012; 6 (28) (in Russian).

  25. Drapkina O.M., Shepel' R.N., Kaburova A.N. Otsenka sub"ektivnoy situatsionnoy i lichnostnoy trevozhnosti u lits s izbytochnoy massoy tela [Assessment of subjective, situational and personal anxiety in overweight individuals]. Neotlozhnaya kardiologiya i kardiovaskulyarnye riski. 2017; 1 (1): 83–88 (in Russian).

  26. Krivoshchekov S.G., Nekipelova N.V., Balioz N.V. Individual'no-tipologicheskie osobennosti sistemnykh reaktsiy organizma na gipoksicheskoe vozdeystvie v detskom vozraste [Individual and typological characteristics of bodily reactions to hypoxic effects in childhood]. Gumanitarnye nauki i obrazovanie v Sibiri. 2014; 3 (15): 99–104 (in Russian).

  27. Grishin O.V., Zinchenko M.I., Gul'tyaeva V.V., Uryumtsev D.Yu., Grishin V.G. Arterial'noe davlenie v usloviyakh vnutrivizitnogo izmereniya u normotenzivnykh dobrovol'tsev [Blood pressure measurements under within-visit conditions in normotensive volunteers]. Fiziologiya cheloveka. 2017; 43 (6): 71–79 (in Russian).

  28. Dempsey J.A., Morgan B.J. Humans in hypoxia: A conspiracy of maladaptation?! Physiology. 2015; 30 (4): 304–316.

  29. Krivoshchekov S.G., Balioz N.V., Nekipelova N.V., Kapilevich L.V. Vozrastnye, gendernye i individual'no-tipologicheskie osobennosti reagirovaniya na ostroe gipoksicheskoe vozdeystvie [Age, gender and individual typological characteristics of response to acute hypoxic effects]. Fiziologiya cheloveka. 2014; 40 (6): 34–45 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 57.017.2:616.12-008.31

DOI 10.34014/2227-1848-2019-3-63-71

 

ВЛИЯНИЕ «БОС-ПУЛЬС»-ТРЕНИНГОВ НА ГИПОКСИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ

 

Г.Н. Ануфриев1,2, М.И. Зинченко2, В.В. Гультяева2, Д.Ю. Урюмцев2, С.Г. Кривощеков2

1 ФГБОУ ВО «Ухтинский государственный технический университет», г. Ухта, Россия;

2 ФГБНУ «Научно-исследовательский институт физиологии и фундаментальной медицины», г. Новосибирск, Россия

e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

Эффекты влияния тренингов с биологической обратной связью (БОС) достаточно подробно освещены в научной литературе, однако механизм их формирования и индивидуальные особенности возникающих реакций не до конца раскрыты.

Цель. Изучение косвенного влияния цикла БОС-тренингов по управлению артериальным пульсом на гипоксическую устойчивость и состояние ВНС у здоровых людей с учетом индивидуальных особенностей реагирования.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 28 девушек и 26 юношей от 19 до 23 лет, которые прошли 15-дневный БОС-тренинг. До и после тренинга проводилось измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС), длительности RR-интервалов, артериального давления, а также гипоксический стресс-тест.

Результаты. По показателям успешности БОС-тренингов добровольцы ретроспективно были подразделены на группы «снижающих ЧСС» (С) и «неснижающих» (Н). У всех девушек и Н-юношей было выявлено практически двукратное снижение количества низкорезистентных к гипоксии лиц с переходом их в группу средне- и высокорезистентных. У Н-девушек по сравнению с С-девушками количество высокорезистентных выросло сильнее (р=0,06). Сравнение резистентности между группами юношей показало также существенный прирост высокорезистентных в группе Н-юношей по сравнению с С-группой (р=0,01). БОС-тренинг у всей группы привел к устойчивому снижению АД, как систолического (p<0,001), так и диастолического (p<0,03).

Выводы. Приведенные результаты свидетельствуют об адаптивном снижении симпатической активации в покое и в ответ на физиологический (гипоксический) стресс. При этом выраженность тренировочного эффекта зависит от индивидуальных особенностей исходного состояния вегетативной нервной системы.

Ключевые слова: биологическая обратная связь, частота сердечных сокращений, гипоксический стресс-тест, артериальное давление, вегетативная нервная система.

 

Литература

  1. Морозов В.Н., Хадарцев А.А. К современной трактовке механизмов стресса. Вестник новых медицинских технологий. 2010; 17 (1): 15–17.

  2. Кривощеков С.Г. Стресс, функциональные резервы и здоровье. Сибирский педагогический журнал. 2012; 9: 104–109.

  3. Сороко С.И., Трубачев В.В. Нейрофизиологические и психофизиологические основы адаптивного биоуправления. СПб.: Политехника-сервис; 2010. 594.

  4. Кулик А.Л., Яблучанский Н.И. Биологическая обратная связь и современная клиническая практика. Вестник ХНУ имени Каразина. 2011; 975 (22): 82–93.

  5. Демин Д.Б., Поскотникова Л.В. Физиологические основы методов функционального биоуправления. Экология человека. 2014; 9: 48–59.

  6. Джафарова О.А., Фрицлер И.В., Шубина О.С. Биоуправление при лечении головных болей напряжения. В кн.: Штарк М.Б., Шварц М., ред. Биоуправление-4: Теория и практика. Новосибирск: ЦЭРИС; 2002: 238–241.

  7. Сорокина Н.Д., Селицкий Г.В., Теременцева Е.С. Эффективность БОС-терапии головной боли напряжения у пациентов с различными особенностями автономной нервной системы. Российский медицинский журнал. 2014; 2: 15–18.

  8. Пузин М.Н., Кипарисова Е.С., Хоженко Е.В. Биоуправление и болевые расстройства. Медико-социальная экспертиза и реабилитация. 2017; 20: 162.

  9. Моисеев А.Б., Паршина О.Б., Кольбе О.Б. Лечение нейрогенных дисфункций мочевого пузыря

    у детей с использованием метода биологической обратной связи. Педиатрия. 2008; 87 (3): 41–45.

  10. Трембач Г.А., Коротько Г.Ф. Использование адаптивного биоуправления с обратной связью в лечении синдрома раздраженного кишечника. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2009; 1: 67.

  11. Stern M.J., Guiles R.A., Gevirtz R. HRV Biofeedback for pediatric irritable bowel syndrome and functional abdominal pain: a clinical replication series. Appl. Psychophysiol. Biofeedback. 2014; 39 (3–4): 287–291.

  12. Ebben M.R., Kurbatov V., Pollak C.P. Moderating laboratory adaptation with the use of a heart-rate variability biofeedback device (Stress Eraser). Appl. Psychophysiol. Biofeedback. 2009; 34 (4): 245–249.

  13. Windthorst P., Mazurak N., Kuske M., Hipp A., Giel K.E., Enck P., Nieb A., Zipfel S., Teufel M. Heart rate variability biofeedback therapy and graded exercise training in management of chronic fatigue syndrome: An exploratory pilot study. J. Psychosom. Res. 2017; 93: 6–13.

  14. Гришин О.В., Парамошкина Е.В., Зинченко М.И., Гришин В.Г., Устюжанинова Н.В. Психологический статус и дыхание у детей с психосоматической патологией. Бюллетень СО РАМН. 2009; 29 (6): 67–72.

  15. Гришин О.В., Гультяева В.В., Зинченко М.И., Жилина И.Г., Урюмцев Д.Ю., Гришин В.Г., Барабаш Е.В. Применение респираторного биоуправления у больных ИБС после коронарного шунтирования: пилотное исследование. Сибирский научный медицинский журнал. 2017; 37 (2): 49–54.

  16. Peira M., Fredrikson M., Pourtois G. Controlling the emotional heart: Heart rate biofeedback improves cardiac control during emotional reactions. Int. J. Psychophysiol. 2014; 91 (3): 225–231.

  17. Francis H.M., Penglis K.M., McDonald S. Manipulation of heart rate variability can modify response to anger-inducing stimuli. Soc. Neurosci. 2015; 11 (5): 545–552.

  18. Lin I.M., Fan S.Y., Lu H.C., Lin T.H., Chu C.S., Kuo H.F., Lee C.S., Lu Y.H. Randomized controlled trial of heart rate variability biofeedback in cardiac autonomic and hostility among patients with coronary artery disease. Behav. Res. Ther. 2015; 70: 38–46.

  19. Рукавишников А.А., Соколова М.В. Шкала эмоциональной возбудимости. Ярославль: НПЦ «Психодиагностика»; 1996. 12.

  20. Менделевич В.Д. Психология девиантного поведения: учебное пособие. СПб.: Речь; 2005. 445.

  21. Юмартова Н.М. Осознанность (mindfulness). Психологические характеристики и инструменты измерения. Научные исследования выпускников факультета психологии СПбГУ. 2013; 1 (1): 267–273.

  22. Strelau J., Zawadzki B. The Formal Characteristics of Behaviour -Temperament Inventory (FCB-TI): theoretical assumptions and scale construction. Eur. J. Pers. 1993; 7 (5): 313–320.

  23. Лазарева О.Ю. Профилактика хронического стресса среди подростков с использованием игрового компьютерного биоуправления. В кн.: Штарк М.Б., Шварц М., ред. Биоуправление-4: Теория и практика. Новосибирск: ЦЭРИС; 2002: 74–84.

  24. Димитриев Д.А., Карпенко Ю.Д., Димитриев А.Д. Влияние индекса массы тела на вариабельность сердечного ритма у студентов в условиях относительного покоя и экзаменационного стресса. Социальные аспекты здоровья населения. 2012; 6 (28).

  25. Драпкина О.М., Шепель Р.Н., Кабурова А.Н. Оценка субъективной ситуационной и личностной тревожности у лиц с избыточной массой тела. Неотложная кардиология и кардиоваскулярные риски. 2017; 1 (1): 83–88.

  26. Кривощеков С.Г., Некипелова Н.В., Балиоз Н.В. Индивидуально-типологические особенности системных реакций организма на гипоксическое воздействие в детском возрасте. Гуманитарные науки и образование в Сибири. 2014; 3 (15): 99–104.

  27. Гришин О.В., Зинченко М.И., Гультяева В.В., Урюмцев Д.Ю., Гришин В.Г. Артериальное давление в условиях внутривизитного измерения у нормотензивных добровольцев. Физиология человека. 2017; 43 (6): 71–79.

  28. Dempsey J.A., Morgan B.J. Humans in hypoxia: A conspiracy of maladaptation?! Physiology. 2015; 30 (4): 304–316.

  29. Кривощеков С.Г., Балиоз Н.В., Некипелова Н.В., Капилевич Л.В. Возрастные, гендерные и индивидуально-типологические особенности реагирования на острое гипоксическое воздействие. Физиология человека. 2014; 40 (6): 34–45.