Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Экология человека1728-08692949-1444Eco-Vector32196810.17816/humeco321968ORIGINAL STUDY ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleResponse of the cardiovascular system to heart rate variability biofeedback intervention in adolescents with different autonomic nervous tone living in northern and southern regionsХарактер реагирования кардиоваскулярной системы на биоуправление у подростков с различным вегетативным тонусом, проживающих в северных и южном регионахhttps://orcid.org/0000-0001-7912-92266565-4657DeminDenis B.ДёминДенис Борисович
Russian Federation

MD, Dr. Sci. (Med.), senior research associate

д.м.н., старший научный сотрудник

denisdemin@mail.ruN. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesФедеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения Российской академии наук12082023031020233053753840604202323052023Copyright ©; 2023, Eco-VectorCopyright ©; 2023, Эко-Вектор2023Eco-VectorЭко-Векторhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://hum-ecol.ru/1728-0869/article/view/321968

BACKGROUND: The cardiovascular responses of adolescents during self-regulation are contingent upon their initial autonomic tone and place of residence.

AIM: To investigate the dynamics of cardiovascular system indices during heart rate variability biofeedback (HRV BF) training in adolescents with different initial autonomic regulation of heart rhythm, taking into account their residence in the northern and southern regions.

MATERIAL AND METHODS: Schoolchildren aged 16–17 years, residents of the northwestern (n=55), northeastern (n=55) and southern (n=55) regions of the Russian Federation were examined. Heart rate variability (HRV) and blood pressure (BP) were recorded. Participants were divided into the following groups according to their baseline autonomic regulation of cardiac rhythm: vagotonics, normotonics and sympathotonics. Normotonics and sympathotonics additionally had a one-time HRV BF session to increase parasympathetic influences on heart rhythm.

RESULTS: The northwestern/northeastern/southern samples revealed 29/7/16% vagotonics; 42/47/49% normotonics; and 29/46/35% sympathotonics. BP was significantly greater in sympathotonics compared to vagotonics and normotonics in in the northeastern region and sympathotonics in the northwestern and southern regions. HRV BF training was successful in all participants: HRV parameters responded to a greater extent in sympathotonics living in the northwestern region while their BP and baroreflex levels were relatively stable. Sympathotonics of the northeastern and southern regions were characterized by preservation of elevated HR after HRV BF accompanied by a significant decrease in BP and a pronounced baroreflex response.

CONCLUSION: In the northwestern region, adolescents who are mainly decendants of migrants from the southern regions typically have sympathicotonia and increased vascular response to HRV BF. The descendants of natives of the northwestern region apparently inherited more advanced mechanisms of cardiovascular regulations in the conditions of the Arctic.

Обоснование. Реакции сердечно-сосудистой системы подростков при саморегуляции зависят от состояния их исходного вегетативного тонуса и региона проживания.

Цель. Изучение динамики показателей сердечно-сосудистой системы при кардиобиоуправлении (КБУ) у подростков с различной исходной вегетативной регуляцией сердечного ритма с учётом их проживания в северных и южном регионах.

Материал и методы. Обследованы школьники 16–17 лет, постоянно проживающие в северо-западном (n=55), северо-восточном (n=55) и южном (n=55) регионах РФ. Регистрировали вариабельность сердечного ритма (ВСР) и артериальное давление (АД). По исходному типу вегетативной регуляции сердечного ритма испытуемые в регионах были разделены на группы: ваготоники, нормотоники, симпатотоники. Нормотоникам и симпатотоникам дополнительно проводили сеанс биоуправления, повышающего резервы парасимпатической регуляции ритма сердца.

Результаты. В выборках северо-западного/северо-восточного/южного регионов выявлено соответственно 29/7/16% ваготоников; 42/47/49% нормотоников; 29/46/35% симпатотоников. Значимо более высокие уровни АД выявлены у симпатотоников северо-восточного региона в сравнении с ваготониками и нормотониками этого региона, а также с симпатотониками северо-западного и южного регионов. КБУ было успешным у всех его участников, показатели ВСР значимо сильнее реагировали на него у симпатотоников северо-западного региона при относительной стабильности у них уровней АД и барорефлекса. Симпатотоники северо-восточного и южного регионов характеризовались сохранением повышенной частоты сердечных сокращений после КБУ, что сопровождалось отчётливой сосудистой реакцией (значимое снижение АД) и выраженностью барорефлекторной реакции.

Заключение. Симпатикотония и увеличенная сосудистая реакция на КБУ могут быть характерными для подростков северо-восточного региона, являющихся в большинстве потомками переселенцев из южных регионов. Потомки местных жителей северо-западного региона, по-видимому, обладают более совершенными наследственно закреплёнными механизмами адаптации сердечно-сосудистой системы к условиям проживания в Арктике.

adolescentsautonomic nervous toneheart rate variabilityblood pressurebiofeedbacknorthern and southern regionsподросткивегетативный тонусвариабельность сердечного ритмаартериальное давлениебиоуправлениесеверный и южный регионыРабота выполнена в рамках темы ФНИР ИФПА ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН № 122011300469-7.This research was funded by FECIAR UrB RAS according to the research project number 122011300469-7.122011300469-7Dyakovich MP, Dyakovich OA. Health related quality of life of adolescents living in the Yamal-Nenets autonomous area. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2017;24(3):43–48. (In Russ). doi: 10.33396/1728-0869-2017-3-43-48Дьякович М.П., Дьякович О.А. Связанное со здоровьем качество жизни подростков Ямало-Ненецкого автономного округа // Экология человека. 2017. Т. 24, № 3. С. 43–48. doi: 10.33396/1728-0869-2017-3-43-48Korchin VI, Korchina TYa, Ternikova EM, et al. Influence of climatic and geographical factors of the Yamalo-Nenets Autonomous Okrug on the health of its population (review). Journal of Medical and Biological Research. 2021;9(1):77–88. (In Russ). doi: 10.37482/2687-1491-Z046Корчин В.И., Корчина Т.Я., Терникова Е.М., и др. Влияние климатогеографических факторов Ямало-Ненецкого автономного округа на здоровье населения // Журнал медико-биологических исследований. 2021. Т. 9, № 1. C. 77–88. doi: 10.37482/2687-1491-Z046Artamonova SU, Ammosova AM, Zakharova NM, et al. The state of autonomic nervous system in teenagers of the city of Yakutsk. Vestnik of North-Eastern Federal University. Medical Sciences. 2018;(4):33–38. (In Russ). doi: 10.25587/SVFU.2018.4(13).20742Артамонова С.Ю., Аммосова А.М., Захарова Н.М., и др. Состояние вегетативной нервной системы у подростков города Якутска // Вестник Северо-восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Серия: Медицинские науки. 2018. № 4. С. 33–38. doi: 10.25587/SVFU.2018.4(13).20742Lytaev SA, Tolstova EA. Vegetative status with arterial hypertension in the indigenous population of the Far North and migrants. Pediatrician (St. Petersburg). 2016;7(3):56–62. (In Russ). doi: 10.17816/PED7356-62Лытаев С.А., Толстова Е.А. Вегетативный статус при артериальной гипертензии у коренных жителей Крайнего Севера и мигрантов // Педиатр. 2016. Т. 7, № 3. С. 56–62. doi: 10.17816/PED7356-62Korobitsyna EV, Mel’kova LA, Gudkov AB. Impact of local hand and foot skin cooling on peripheral hemodynamic parameters in young men and women in the European North of Russia. Vestnik Severnogo (Arkticheskogo) federal’nogo universiteta. Seria: Mediko-biologicheskie nauki. 2016;(4):22–29. (In Russ). doi: 10.17238/issn2308-3174.2016.4.22Коробицына Е.В., Мелькова Л.А., Гудков А.Б. Влияние локального охлаждения кожи кисти и стопы на показатели периферической гемодинамики у юношей и девушек Европейского Севера России // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия: Медико-биологические науки. 2016. № 4. С. 22–29. doi: 10.17238/issn2308-3174.2016.4.22Poskotinova LV. Vegetativnaja reguljacija ritma serdca i jendokrinnyj status molodezhi v uslovijah Evropejskogo Severa Rossii. Yekaterinburg: Ural Branch of RAS. 2010. 232 p. (In Russ).Поскотинова Л.В. Вегетативная регуляция ритма сердца и эндокринный статус молодежи в условиях Европейского Севера России. Екатеринбург : Уральское отделение РАН, 2010. 232 с.Lehrer P, Kaur K, Sharma A. Heart rate variability biofeedback improves emotional and physical health and performance: a systematic review and meta analysis. Appl Psychophysiol Biofeedback. 2020;45(3):109–129. doi: 10.1007/s10484-020-09466-zLehrer P., Kaur K., Sharma A. Heart rate variability biofeedback improves emotional and physical health and performance: a systematic review and meta analysis // Appl Psychophysiol Biofeedback. 2020. Vol. 45, N 3. P. 109–129. doi: 10.1007/s10484-020-09466-zBaevsky RМ, Chernikova AG. Heart rate variability analysis: physiological foundations and main methods. Cardiometry. 2017;(10):66–76. doi: 10.12710/cardiometry.2017.6676Baevsky R.М., Chernikova A.G. Heart rate variability analysis: physiological foundations and main methods // Cardiometry. 2017. N 10. P. 66–76. doi: 10.12710/cardiometry.2017.6676Singh N, Moneghetti KJ, Christle JW, et al. Heart rate variability: an old metric with new meaning in the era of using mhealth technologies for health and exercise training guidance. Part one: physiology and methods. Arrhythm Electrophysiol Rev. 2018;7(3):193–198. doi: 10.15420/aer.2018.27.2Singh N., Moneghetti K.J., Christle J.W., et al. Heart rate variability: an old metric with new meaning in the era of using mhealth technologies for health and exercise training guidance. Part one: physiology and methods // Arrhythm Electrophysiol Rev. 2018. Vol. 7, N 3. P. 193–198. doi: 10.15420/aer.2018.27.2Oikawa LO. Characteristics of possible "Polar adaptation" by long-term wintering in antarctica observed through analysis of heart rate variability (HRV) components representing autonomic nervous system (ANS) response. Journal of the Neurological Sciences. 2017;381:935. doi: 10.1016/j.jns.2017.08.2631Oikawa L.O. Characteristics of possible "Polar adaptation" by long-term wintering in antarctica observed through analysis of heart rate variability (HRV) components representing autonomic nervous system (ANS) response // Journal of the Neurological Sciences. 2017. Vol. 381. P. 935. doi: 10.1016/j.jns.2017.08.2631Demin DB, Poskotinova LV, Krivonogova EV. EЕG reactions during heart rate variability biofeedback procedure in adolescents with different autonomic tone living in Northern areas. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2016;23(10):23–30. (In Russ). doi: 10.33396/1728-0869-2016-10-23-30Дёмин Д.Б., Поскотинова Л.В., Кривоногова Е.В. ЭЭГ-реакции в динамике кардиобиоуправления у подростков с различным вегетативным тонусом, проживающих на северных широтах // Экология человека. 2016. Т. 23, № 10. С. 23–30. doi: 10.33396/1728-0869-2016-10-23-30Lin G, Xiang Q, Fu X, et al. Heart rate variability biofeedback decreases blood pressure in prehypertensive subjects by improving autonomic function and baroreflex. J Altern Complement Med. 2012;18(2):143–152. doi: 10.1089/acm.2010.0607Lin G., Xiang Q., Fu X., et al. Heart rate variability biofeedback decreases blood pressure in prehypertensive subjects by improving autonomic function and baroreflex // J Altern Complement Med. 2012. Vol. 18, N 2. P. 143–152. doi: 10.1089/acm.2010.0607Nolan RP, Floras JS, Harvey PJ, et al. Behavioral neurocardiac training in hypertension: a randomized, controlled trial. Hypertension. 2010;55(4):1033–1039. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.109.146233Nolan R.P., Floras J.S., Harvey P.J., et al. Behavioral neurocardiac training in hypertension: a randomized, controlled trial // Hypertension. 2010. Vol. 55, N 4. P. 1033–1039. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.109.146233Olsson EM, El Alaoui S, Carlberg B, et al. Internet-based biofeedback-assisted relaxation training in the treatment of hypertension: a pilot study. Appl Psychophysiol Biofeedback. 2010;35(2):163–170. doi: 10.1007/s10484-009-9126-xOlsson E.M., El Alaoui S., Carlberg B., et al. Internet-based biofeedback-assisted relaxation training in the treatment of hypertension: a pilot study // Appl Psychophysiol Biofeedback. 2010. Vol. 35, N 2. P. 163–170. doi: 10.1007/s10484-009-9126-xMoravec CS. Biofeedback therapy in cardiovascular disease: rationale and research overview. Cleve Clin J Med. 2008; 75 Suppl. 2:S35–S38. doi: 10.3949/ccjm.75.suppl_2.s35Moravec C.S. Biofeedback therapy in cardiovascular disease: rationale and research overview // Cleve Clin J Med. 2008. Vol. 75, Suppl. 2. P. 35–38. doi: 10.3949/ccjm.75.suppl_2.s35