La variabilità della frequenza cardiaca nell’esercizio fisico e nella gestione dello stress

La variabilità della frequenza cardiaca nell’esercizio fisico e nella gestione dello stress
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Oggi, 29 settembre 2016, in tutto il mondo si festeggia la Giornata Mondiale per il Cuore, e quale buona occasione se non questa per dedicare un articolo sulla misurazione della variabilità della frequenza cardiaca (HRV) a chi, come gli sportivi, ha nel cuore il migliore amico e il migliore confidente, a cui non si può mentire né in gara, né in allenamento, né tanto meno durante il riposo.

 

Cos’è l’HRV e perché è una misurazione che dovrebbero fare tutti?

L’HRV (Heart Rate Variability) è un indicatore importante del livello di stress fisiologico di un individuo. Attraverso i recenti miglioramenti tecnologici in termini di potenza di calcolo e di  tecnologia indossabile di alta qualità, oggi tutti i tipi di applicazioni su smartphone misurano la variabilità della frequenza cardiaca per ottimizzare le prestazioni degli atleti nello sport, per monitorare lo stress psicologico sul posto di lavoro, per quantificare la meditazione e per meglio comprendere l’evoluzione delle malattie croniche.

Mentre gli strumenti di misurazione dell’HRV possono essere molto utili per una migliore comprensione delle risposte fisiologiche ad entrambi i fattori di stress acuto e cronico, l’interpretazione dei dati HRV a livello individuale è ancora impegnativa.

In pratica, il cuore non batte ad una frequenza costante. Quindi, anche se misuriamo il nostro impulso e otteniamo una lettura di 60 battiti al minuto, non vuol dire che abbiamo un battito ogni secondo! Infatti le differenze di tempo tra i battiti sono leggermente differenti, possono essere 0,9 secondi, 1,2 secondi, e così via. Quando si parla di HRV, si parla dei modi per quantificare questa variazione tra i battiti cardiaci.

Questo spiega anche perché l’HRV, non è un singolo numero. Più comunemente, si usa il tempo o metodi di dominio di frequenza, il che significa raccogliere una certa quantità di dati in una certa finestra temporale, generalmente della durata di 60 secondi o, stando alla prassi clinica, di 5 minuti, e poi analizzarli per estrarre le funzioni HRV.
Una particolare caratteristica del dominio del tempo, adottata e riconosciuta dalla comunità scientifica per il monitoraggio dello stress fisiologico (come ad esempio il carico di allenamento e di recupero) in quanto facile da calcolare e da interpretare, è la RMSSD, di cui largo uso ne viene fatto anche negli strumenti e nelle applicazioni commerciali.

 

 

Ora che sappiamo che cosa è l’HRV e come si può calcolare, la seconda domanda è: cosa rappresenta l’HRV?

Qui abbiamo bisogno di fare un passo indietro e parlare un po’ del sistema nervoso autonomo, che regola, perlopiù in modo inconscio, molte funzioni del corpo come la respirazione, il battito del cuore e così via, e che si compone di due rami, il simpatico e il parasimpatico.

Il sistema simpatico interviene in situazioni di emergenza quali lotta o fuga, mentre il sistema parasimpatico agisce in momenti di relax e favorisce il riposo e il recupero. Facendo un paio di semplificazioni, dal momento che il sistema nervoso autonomo mantiene il nostro corpo in uno stato di equilibrio, studiare le sue funzionalità ci consente di capire come reagiamo a fattori di stress.

È qui che entra in gioco l’HRV, utilizzato come parametro nello studio delle funzionalità del sistema autonomo e nella misurazione delle nostre risposte ai fattori di stress.

Per uno sportivo ad esempio l’allenamento è il primo fattore di stress, pertanto raccogliere dati HRV nello sport può diventare molto interessante. Infatti, il monitoraggio della variazione delle misurazioni rispetto al nostro valore di riferimento, chiamato linea base, permette di capire meglio quanto tempo il nostro corpo ha bisogno per tornare alla normalità dopo un intenso allenamento, in altre parole finché l’HRV non si avvicinerà alla nostra linea base sarà sconsigliato inserire un nuovo intenso programma di lavoro.
Così facendo è possibile monitorare l’efficacia dell’allenamento nel tempo, ossia se il valore di riferimento della nostra linea base si alza o si abbassa, in funzione degli stress incontrati.

 

Come iniziare con la raccolta dei dati HRV e monitorare quanto sei un atleta?

Fino a pochi anni fa, l’HRV veniva utilizzato principalmente da atleti e allenatori d’élite o ricercatori universitari che lavorano in ambito sportivo, medico e della salute. Molti di questi esperti sono riusciti a dimostrare i legami tra l’HRV e le prestazioni sportive, così come tra l’HRV e il recupero o il carico di allenamento.

Di recente sono stati sviluppati nuovi strumenti di misurazione, a cui sono stati apportati notevoli miglioramenti a livello di accessibilità e semplicità di utilizzo. Questi strumenti tipicamente si basano su cardiofrequenzimetri disponibili in commercio (un esempio è la fascia toracica), tuttavia esistono applicazioni prive di sensori o dispositivi esterni con le quali è possibile calcolare con precisione e in breve tempo (circa 1 minuto) l’HRV e fornire così una buona guida per l’utente. Il vantaggio principale? L’aumento del confort e la riduzione del costo.

Queste applicazioni utilizzano la fotocamera del telefono per fare una analisi di fotopletismografia  digitale (PPG), ovvero un’analisi del flusso sanguigno dal dito, e quindi determinare i marcatori della attività del sistema nervoso autonomo, in particolare le attività del parasimpatico. La PPG è stata utilizzata per un lungo periodo in ambito clinico, ed è stata convalidata più volte, dimostrando di essere una misura affidabile dell’HRV, valida come gli elettrocardiogrammi standard con elettrodi a gel [1, 2, 3]. Anche altre applicazioni si basano sulla PPG, ma utilizzano sensori esterni, come i sensori a dito clinicamente validati [4].

Di recente è stata lanciata una piattaforma Coach per smartphone per consentire agli utenti avanzati, quali personal trainer, allenatori e medici sportivi, di monitorare i loro clienti e gli atleti con il minimo sforzo.

 

  • Come avere una misura dell’HRV affidabile?Quantificando l’attività del parasimpatico, le applicazioni su smartphone sono in grado di tradurre le informazioni HRV in una valutazione del carico di allenamento e di fornire spunti di interesse sulle condizioni fisiche, aiutando gli utenti a comprendere meglio come il loro corpo risponde a programmi di allenamento e ad altri fattori importanti della vita (ad esempio il sonno, stress, ecc) [5, 6, 7, 8].
    Tuttavia, le misurazioni devono avere una certa affidabilità per avere un significato scientifico. 
    Infatti, negli studi clinici i dati HRV vengono raccolti in condizioni molto particolari che prevedono il monitoraggio in ore ed in condizioni specifiche, in quanto sono molti i fattori che influenzano l’HRV: la postura del corpo, la respirazione, l’età, la genetica, il sesso, l’esercizio fisico, le condizioni croniche di salute ed altro ancora.

    Quindi, come possiamo ottenere informazioni affidabili dai dati HRV se la misurazione è influenzata da tanti fattori?

    L’approccio deve essere Biondividuale, ovvero i dati devono essere interpretati sempre in relazione a se stessi. In che modo? Ottenendo la nostra Baseline (linea base), un valore di riferimento e di taratura dell’attività giornaliera del nostro sistema nervoso autonomo. La baseline si ottiene misurando tutti i giorni l’HRV in modo constante e coerente, eliminando tutti i rumori di fondo e i piccoli fattori di stress che potrebbero falsare la misurazione.

    Ecco alcune semplici regole (o buone pratiche) che ci permettono di avere misurazioni affidabili:

    – Prendere la misura dopo il risveglio, magari quando si è ancora a letto. In questo modo si ha una misurazione in un momento costante della giornata, in cui non vi sono influenze da altri fattori di stress. Quando si prende la misura, è molto importante cercare di rilassarsi e non pensare a altri fattori che potrebbero attivare stimoli legati allo stress, come ad esempio leggere le email.
    – La respirazione è la chiave della misurazione. Per avere misure ripetibili non importa quale frequenza respiratoria si scelga, quello che conta è essere coerenti nelle diverse misurazioni, utilizzare quindi ogni volta la stessa frequenza, cioè non troppo veloce né troppo lenta.
    – Posizione del corpo: sdraiati, seduti o in piedi sono tutte buone posizioni, ancora una volta ciò che conta è la coerenza. Tuttavia, se si decide di stare in piedi, è molto importante essere pazienti e attendere un minuto o due prima di iniziare la misura, poiché il nostro corpo ha bisogno di essere in stato di completo riposo.

    La maggior parte delle applicazioni vi facilitano la misurazione, fornendo il ritmo di respirazione, da 50 a 60 secondi, e suggerendo la mattina come il periodo migliore per il test.

    Osservando come cambia l’HRV nel corso di settimane o mesi, siamo in grado di capire meglio come ogni atleta affronta gli allenamenti, come recupera da allenamenti di diversa intensità e come gestisce lo stress.

    La ricerca nel Digital Health è molto attiva. Strumenti innovativi, user friendly, saranno in grado di combinare l’analisi di più parametri e di fornire ad atleti, ad allenatori e a tutti gli interessati di stress management, spunti di riflessione per il raggiungimento della performance e del benessere.

 

 

Fonti:

[1] Russoniello, C. V., et al. “A measurement of electrocardiography and photoplethesmography in obese children.” Applied psychophysiology and biofeedback 35.3 (2010): 257-259.

[2] Lu, Sheng, et al. “Can photoplethysmography variability serve as an alternative approach to obtain heart rate variability information?.” Journal of clinical monitoring and computing 22.1 (2008): 23-29.

[3] HRV4Training Blog: http://www.hrv4training.com/blog/heart-rate-variability-using-the-phones-camera

[4] Flatt, Andrew A., and Michael R. Esco. “Validity of the ithleteTM smart phone application for determining ultra-short-term heart rate variability.” Journal of human kinetics 39, no. 1 (2013): 85-92.

[5] Garet, Martin, et al. “Individual interdependence between nocturnal ANS activity and performance in swimmers.” Medicine and science in sports and exercise 36 (2004): 2112-2118.

[6] Pichot, Vincent, et al. “Relation between heart rate variability and training load in middle-distance runners.” Medicine and science in sports and exercise 32.10 (2000): 1729-1736.

[7] Kiviniemi, Antti M., et al. “Endurance training guided individually by daily heart rate variability measurements.” European journal of applied physiology 101.6 (2007): 743-751

[8] Myllymäki, Tero, et al. “Effects of exercise intensity and duration on nocturnal heart rate variability and sleep quality.” European journal of applied physiology112.3 (2012): 801-809

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