Ulyanovsk Medico-biological Journal

PHYSIOLOGY

Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2019-4-124-135

RESPONSIVENESS OF AUTONOMOUS NERVOUS SYSTEM UNDER EMOTIOGENIC VIDEO CONTENT IN STUDENTS WITH DIFFERENT INITIAL VEGETATIVE TONES

P.A. Bayguzhin1, D.Z. Shibkova1, A.E. Batueva1, A.A. Kudryashov2, O.V. Bayguzhina2

1South Ural State University (National Research University), Chelyabinsk, Russia;

2South Ural State Humanitarian Pedagogical University, Chelyabinsk, Russia

 

The goal of the paper is to reveal the peculiarities of the autonomous nervous system responsiveness under emotiogenic video content in students with different initial vegetative tones.

Materials and Methods. The authors examined 33 volunteers, their average age was 21.4±1.5. According to the stress index (SI), the subjects were divided into two groups: in the 1st group (n=14) a sympathetic tone of the autonomic nervous system prevailed (SI>140); in the 2nd group (n=19) initially, there dominated a parasympathetic tone (SI<140). Viewing video content with emotiogenic fragments served as a model for emotion induction. The responsibility of the autonomic nervous system was determined according to the change of indicators in temporal (RRNN, SDNN, RMSSD, pNN50) and mathematical analysis (heart rate, M, Mo, AMo, index of vegetative balance, vegetative rhythm indicator, tension index) of the cardiac rhythmogram. The cardiac rhythmogram was divided into successive analysis steps, which lasted 100 cardiac cycles synchronized with each episode of the stimulus video.

Results. Regardless of the video valency, the indicators of a temporary RMSSD and pNN50 analysis are sensitive indicators of heart rate variability under emotiogenic video content in individuals with initial parasympathetic tone; in individuals with initial sympathetic tone these are the indicators of mathematical analysis – the index of vegetative balance and index of tension while watching a video evoking negative emotions. The revealed peculiarities of the vegetative body support at the stages following the exposure to the emotiogenic factors characterize stress-reactive thinking or rumination. The authors registered significant increase in heart rate in individuals with initial parasympathetic tone, whereas in individuals with initial sympathetic tone, there was a certain increase in vagal activity associated with SDNN and pNN50 increase.

Conclusion. While evaluating the emotiogenic factor influence on the organism, evident in the autonomic nervous system responsiveness, one should consider the initial autonomic tone of the subjects, the degree of variability, the intensity of changes, and the sensitivity of heart rate variability.

Keywords: reactivity, autonomic nervous system, heart rate variability, emotiogenic factor, video content, rumination, students.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

 

References

  1. Safonicheva O.G., Troitskiy M.S., Mityushkina O.A., Dronova E.V. Psikho-somato-vegetativnye vzaimootnosheniya [Psycho-somato-vegetative relationships]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2015; 1: 3–9 (in Russian).

  2. Bodrov V.A. Izuchenie problemy informatsionnogo stressa cheloveka-operatora [Studying the information stress problem of a human operator]. Fiziologiya cheloveka. 2000; 26 (5): 111–118 (in Russian).

  3. Sudakov K.V., Umryukhin P.E. Sistemnye osnovy emotsional'nogo stressa [Systemic basics of emotional stress]. Moscow: GEOTAR-Media; 2010. 105 (in Russian).

  4. Aftanas L.I., Reva N.V., Pavlov S.V., Korenek V.V., Brak I.V. Sopryazhenie ostsillyatornykh sistem mozga s kognitivnymi (perezhivanie i znak) i fiziologicheskimi (kardiovaskulyarnaya reaktivnost') komponentami emotsii [Linkage of brain oscillatory systems with the cognitive (experience and valence) and physiological (cardiovascular reactivity) emotional components]. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova. 2014; 100 (2): 215–231 (in Russian).

  5. Sentyabrev N.N., Kamchatnikov A.G., Matokhina A.A., Koreneva N.I. Mekhanizmy izmeneniya funktsional'nogo sostoyaniya organizma pri vozdeystvii polimodal'nykh afferentnykh potokov [Mechanisms of changes in the functional state of the body under multimodal afferent flows]. Gulustan Black Sea scientific journal of academic research. 2015; 25 (7): 35–37 (in Russian).

  6. Brouwer A.-M., Wouwe N.V., Muehl C., Erp J.B., Toet A. Perceiving blocks of emotional pictures and sounds: Effects on physiological variables. Frontiers in human neuroscience. 2013; 7. DOI: 10.3389/fnhum.2013.00295.

  7. Pugachev K.S., Filippov I.V. Perestroyki dinamiki sverkhmedlennykh kolebaniy potentsialov golovnogo mozga cheloveka v otvet na pred"yavlenie pozitivnykh, neytral'nykh i negativnykh emotsiogennykh stimulov razlichnykh modal'nostey [Changes in the dynamics of super slow fluctuations in the potentials of the human brain in response to positive, neutral and negative emotiogenic stimuli of various modalities]: materialy XXIII s"ezda Fiziologicheskogo obshchestva im. I.P. Pavlova [Proceedings of the 23rd Congress of the Physiological Society named after I.P. Pavlov]. September 18–22, 2017. Voronezh; 2017 (in Russian).

  8. Santiago A.C., Shammah-Lagnado S.J. Afferent connections of the amygdalopiriform transition area in the rat. J. Comp. Neurol. 2005; 489 (3). DOI: 349-371.10.1002/cne.20637.

  9. Hariri A.R., Tessitore A., Mattay V.S., Fera F., Weinberger D.R. The amygdala response to emotional stimuli: A comparison of faces and scenes. Neuroimage. 2002; 17 (1): 317–323. DOI: 10.1006/nimg.2002.1179.

  10. Lane R.D., Mcrae K., Reiman E.M., Chen K.W., Ahern G.L., Thayer J.F. Neural correlates of heart rate variability during emotion. Neuroimage. 2008; 44 (1): 213–222. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2008.07.056.

  11. Ernst G. Heart-rate variability – more than heart beats? Frontiers in public health. 2017; 5. DOI: 10.3389/fpubh.2017.00240.

  12. Miller J.G., Xia G., Hastings P.D. Resting heart rate variability is negatively associated with mirror neuron and limbic response to emotional faces. Biological psychology. 2019; 146: 107717. DOI: 10.1016/j.biopsycho.2019.107717.

  13. Wei L., Chen H., Wu G.-R. Structural covariance of the prefrontal-amygdala pathways associated with heart rate variability. Frontiers in human neuroscience. 2018; 12. DOI: 10.3389/fnhum.2018.00002.

  14. Balzarotti S., Biassoni F., Colombo B., Ciceri M.R. Cardiac vagal control as a marker of emotion regulation in healthy adults: a review. Biological psychology. 2017; 130: 54–66. DOI: 10.1016/j.biopsycho.2017.10.008.

  15. Zhu J.P., Ji L.Z., Liu C.Y. Heart rate variability monitoring for emotion and disorders of emotion. Physiological measurement. 2019; 40 (6): 064004. DOI: 10.1088/1361-6579/ab1887.

  16. De la Cruz F., Schumann A., Kohler S., Reichenbach J.R., Wagner G., Bar K.J. The relationship between heart rate and functional connectivity of brain regions involved in autonomic control. Neuroimage. 2019; 196: 318–328. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2019.04.014.

  17. Catrambone V., Greco A., Scilingo E.P., Valenza G. Functional linear and nonlinear brain–heart interplay during emotional video elicitation: a maximum information coefficient study. Entropy. 2019; 21 (9): 892. DOI: 10.3390/e21090892.

  18. Bayguzhin P.A., Shibkova D.Z., Kudryashov A.A., Bayguzhina O.V. Reaktivnost' vegetativnoy nervnoy sistemy pertsipientov v usloviyakh vozdeystviya neverbal'noy informatsiey [Responsiveness of the autonomic nervous system in patients under exposure to non-verbal information]. Chelovek. Sport. Meditsina. 2019; 19 (S1): 83–93 (in Russian)

  19. Steiger B.K., Kegel L.C., Spirig E., Jokeit H. Dynamics and diversity of heart rate responses to a disaster motion picture. International journal of psychophysiology. 2019; 143: 64–79. DOI: 10.1016/j.ijpsycho.2019.06.015.

Received 05 September 2019; Accepted 05 October 2019

 

Information about the authors

Bayguzhin Pavel Azifovich, Doctor of Sciences (Biology), Professor, Leading Researcher, Research Center for Sports Science, Institute of Sports, Tourism and Service, South Ural State University. 454080, Russia, Chelyabinsk, Lenin Ave., 76; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5092-0943

Shibkova Dar'ya Zakharovna, Doctor of Sciences (Biology), Professor, Leading Researcher, Research Center for Sports Science, Institute of Sports, Tourism and Service, South Ural State University. 454080, Russia, Chelyabinsk, Lenin Ave., 76; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-8583-6821

Batueva Al'bina Emil'evna, Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Chair of Sports Development, Institute of Sports, Tourism and Service, South Ural State University. 454080, Russia, Chelyabinsk, Lenin Ave., 76; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5390-6557

Kudryashov Arkadiy Aleksandrovich, Post Graduate Student, Chair of General Biology and Physiology, South Ural State Humanitarian Pedagogical University. Russia, Chelyabinsk, Lenin Ave., 76; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-0625-5496

Bayguzhina Ol'ga Vadimovna, Candidate of Sciences (Biology), Associate Professor, Chair of Physical Education, School of Physical Culture and Sports, South Ural State Humanitarian Pedagogical University. 454080, Russia, Chelyabinsk, 69 Lenin Ave. e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-4292-321X

 

For citation

Bayguzhin P.A., Shibkova D.Z., Batueva A.E., Kudryashov A.A., Bayguzhina O.V. Reaktivnost' avtonomnoy nervnoy sistemy pri vozdeystvii emotsiogennogo videokontenta u studentov s razlichnym iskhodnym vegetativnym tonusom [Responsiveness of autonomous nervous system under emotiogenic video content in students with different initial vegetative tones]. Ulyanovsk Medico-Biological Journal. 2019; 4: 124–135. DOI: 10.34014/2227-1848-2019-4-124-135

 

Скачать статью

УДК 612.8.04

DOI 10.34014/2227-1848-2019-4-124-135

РЕАКТИВНОСТЬ АВТОНОМНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭМОЦИОГЕННОГО ВИДЕОКОНТЕНТА У СТУДЕНТОВ С РАЗЛИЧНЫМ ИСХОДНЫМ ВЕГЕТАТИВНЫМ ТОНУСОМ

П.А. Байгужин1, Д.З. Шибкова1, А.Э. Батуева1, А.А. Кудряшов2, О.В. Байгужина2

1ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)», г. Челябинск, Россия;

2ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет», г. Челябинск, Россия

 

Цель работы. Выявить особенности реактивности автономной нервной системы при воздействии эмоциогенного видеоконтента у студентов с различным исходным вегетативным тонусом.

Материалы и методы. На основании добровольного согласия обследовано 33 чел., средний возраст которых составил 21,4±1,5 года. В зависимости от величины индекса напряжения (ИН) обследуемые были разделены на две группы: 1-я группа (n=14) – с преобладанием симпатического тонуса автономной нервной системы (ИН>140 ед.); 2-я группа (n=19) – с исходным преобладанием парасимпатического тонуса (ИН<140 ед.). Моделью индукции эмоций являлся просмотр видеоконтента, содержащего эмоциогенные фрагменты. Реактивность автономной нервной системы определялась по степени изменения показателей временного (RRNN, SDNN, RMSSD, pNN50) и математического анализа (ЧСС, M, Mo, AMo, ИВР, ВПР, ИН) кардиоритмограммы. Кардиоритмограмма делилась на последовательные этапы анализа, длительность которых составляла 100 кардиоциклов, синхронизированных с каждым фрагментом стимульного видеоряда.

Результаты. Чувствительными показателями вариабельности сердечного ритма при воздействии эмоциогенного видеоконтента у лиц с исходным парасимпатическим тонусом являются показатели временного анализа RMSSD и pNN50, независимо от валентности видеоролика; у лиц с исходным симпатическим тонусом – показатели математического анализа – индекс вегетативного равновесия (ИВР) и ИН при восприятии видеоролика, индуцирующего отрицательные эмоции. Выявленные особенности вегетативного обеспечения организма на этапах, следующих после воздействия эмоциогенного фактора, характерны для состояния стресс-реактивного размышления, или руминации. У лиц с исходным парасимпатическим тонусом регистрировалось значимое увеличение ЧСС, у лиц с исходным симпатическим тонусом – характерное увеличение вагусной активности на фоне увеличения показателей SDNN и pNN50.

Выводы. Эффекты воздействия эмоциогенного фактора на организм, выраженные в особенностях реактивности автономной нервной системы, должны оцениваться с учетом исходного вегетативного тонуса обследуемых, степени вариативности, интенсивности изменений, а также чувствительности показателей вариабельности сердечного ритма.

Ключевые слова: реактивность, автономная нервная система, вариабельность сердечного ритма, эмоциогенный фактор, видеоконтент, руминация, студенты.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

  1. Сафоничева О.Г., Троицкий М.С., Митюшкина О.А., Дронова Е.В. Психо-сомато-вегетативные взаимоотношения. Вестник новых медицинских технологий. 2015; 1: 3–9.

  2. Бодров В.А. Изучение проблемы информационного стресса человека-оператора. Физиология человека. 2000; 26 (5): 111–118.

  3. Судаков К.В., Умрюхин П.Е. Системные основы эмоционального стресса. Москва: ГЭОТАР-Медиа; 2010. 105.

  4. Афтанас Л.И., Рева Н.В., Павлов С.В., Коренек В.В., Брак И.В. Сопряжение осцилляторных систем мозга с когнитивными (переживание и знак) и физиологическими (кардиоваскулярная реактивность) компонентами эмоции. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2014; 100 (2): 215–231.

  5. Сентябрев Н.Н., Камчатников А.Г., Матохина А.А., Коренева Н.И. Механизмы изменения функционального состояния организма при воздействии полимодальных афферентных потоков. Gulustan Black Sea scientific journal of academic research. 2015; 25 (7): 35–37.

  6. Brouwer A.-M., Wouwe N.V., Muehl C., Erp J.B., Toet A. Perceiving blocks of emotional pictures and sounds: Effects on physiological variables. Frontiers in human neuroscience. 2013; 7. DOI: 10.3389/fnhum.2013.00295.

  7. Пугачев К.С., Филиппов И.В. Перестройки динамики сверхмедленных колебаний потенциалов головного мозга человека в ответ на предъявление позитивных, нейтральных и негативных эмоциогенных стимулов различных модальностей: материалы XXIII съезда Физиологического общества им. И.П. Павлова. 18–22 сентября 2017. Воронеж; 2017.

  8. Santiago A.C., Shammah-Lagnado S.J. Afferent connections of the amygdalopiriform transition area in the rat. J. Comp. Neurol. 2005; 489 (3). DOI: 349-371.10.1002/cne.20637.

  9. Hariri A.R., Tessitore A., Mattay V.S., Fera F., Weinberger D.R. The amygdala response to emotional stimuli: A comparison of faces and scenes. Neuroimage. 2002; 17 (1): 317–323. DOI: 10.1006/nimg.2002.1179.

  10. Lane R.D., Mcrae K., Reiman E.M., Chen K.W., Ahern G.L., Thayer J.F. Neural correlates of heart rate variability during emotion. Neuroimage. 2008; 44 (1): 213–222. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2008.07.056.

  11. Ernst G. Heart-rate variability – more than heart beats? Frontiers in public health. 2017; 5. DOI: 10.3389/fpubh.2017.00240.

  12. Miller J.G., Xia G., Hastings P.D. Resting heart rate variability is negatively associated with mirror neuron and limbic response to emotional faces. Biological psychology. 2019; 146: 107717. DOI: 10.1016/j.biopsycho.2019.107717.

  13. Wei L., Chen H., Wu G.-R. Structural covariance of the prefrontal-amygdala pathways associated with heart rate variability. Frontiers in human neuroscience. 2018; 12. DOI: 10.3389/fnhum.2018.00002.

  14. Balzarotti S., Biassoni F., Colombo B., Ciceri M.R. Cardiac vagal control as a marker of emotion regulation in healthy adults: a review. Biological psychology. 2017; 130: 54–66. DOI: 10.1016/j.biopsycho.2017.10.008.

  15. Zhu J.P., Ji L.Z., Liu C.Y. Heart rate variability monitoring for emotion and disorders of emotion. Physiological measurement. 2019; 40 (6): 064004. DOI: 10.1088/1361-6579/ab1887.

  16. De la Cruz F., Schumann A., Kohler S., Reichenbach J.R., Wagner G., Bar K.J. The relationship between heart rate and functional connectivity of brain regions involved in autonomic control. Neuroimage. 2019; 196: 318–328. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2019.04.014.

  17. Catrambone V., Greco A., Scilingo E.P., Valenza G. Functional linear and nonlinear brain–heart interplay during emotional video elicitation: a maximum information coefficient study. Entropy. 2019; 21 (9): 892. DOI: 10.3390/e21090892.

  18. Байгужин П.А., Шибкова Д.З., Кудряшов А.А., Байгужина О.В. Реактивность вегетативной нервной системы перципиентов в условиях воздействия невербальной информацией. Человек. Спорт. Медицина. 2019; 19 (S1): 83–93.

  19. Steiger B.K., Kegel L.C., Spirig E., Jokeit H. Dynamics and diversity of heart rate responses to a disaster motion picture. International journal of psychophysiology. 2019; 143: 64–79. DOI: 10.1016/j.ijpsycho.2019.06.015.

Поступила в редакцию 05.09.2019; принята 05.10.2019.

 

Авторский коллектив

Байгужин Павел Азифович – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательского центра спортивной науки Института спорта, туризма и сервиса, ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет». 454080, Россия, г. Челябинск, пр. Ленина, 76; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5092-0943

Шибкова Дарья Захаровна – доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник научно-исследовательского центра спортивной науки Института спорта, туризма и сервиса, ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет». 454080, Россия, г. Челябинск, пр. Ленина, 76; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-8583-6821

Батуева Альбина Эмильевна – доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры спортивного совершенствования Института спорта, туризма и сервиса, ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет». 454080, Россия, г. Челябинск, проспект Ленина, 76; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5390-6557

Кудряшов Аркадий Александрович – аспирант кафедры общей биологии и физиологии, ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет». 454080, Россия, г. Челябинск, пр. Ленина, 69; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-0625-5496.

Байгужина Ольга Вадимовна – кандидат биологических наук, доцент кафедры физического воспитания Высшей школы физической культуры и спорта, ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет». 454080, Россия, г. Челябинск, пр. Ленина, 69; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-4292-321X

 

Образец цитирования

Байгужин П.А., Шибкова Д.З., Батуева А.Э., Кудряшов А.А., Байгужина О.В. Реактивность автономной нервной системы при воздействии эмоциогенного видеоконтента у студентов с различным исходным вегетативным тонусом. Ульяновский медико-биологический журнал. 2019; 4: 124–135. DOI: 10.34014/2227-1848-2019-4-124-135