The new approach to calculation of physiological cost of activity: antinociception and normalization of the respiratory pattern of heart rate variability

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Purpose of this work is to propose an approach to the assessment of allostatic load based on the antinociceptive effect, which appears, obviously, due to changes in the activity of the endogenous opioid system (EOS); to compare the estimates obtained by measuring the pain threshold and calculating the index of respiratory effects on heart rate variability (HRV). The method of measuring the pain threshold is based on fixing the latent time of the thermonociceptive reaction (LTTR). The respiratory effect is measured by graphically determining the minimum normalized power of the fast HRV component in the range of 0.16...0.67 Hz, corresponding to the frequency of the respiratory pattern. Results. Based on small-volume experimental data (4 athletes and 4 episodes of physical activity), a quadratic two-factor regression equation was calculated for LTTR, respiratory effects factor and stress. A high correlation was demonstrated between the respiratory effect on HRV and the LTTR for one studied athlete. Conclusion. Using the example of sports, it is shown that it is possible to track the physiological cost of activities through LTTR. The inconveniences and subjectivity of the LTTR measurement procedure can be circumvented by replacing it with a normalized numerical index that considers the effect of breathing on HRV and the stress index. The proposed approach demonstrates the presence of reference values in the studied group, but requires further specially planned clinical studies.

About the authors

Marina Valentinovna Nikulina

Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0003-1548-1583
ul. Ul'yanova, 46, Nizhny Novgorod , 603950, Russia

References

  1. Шлык Н. И. Управление тренировочным процессом спортсменов с учетом индивидуальных характеристик вариабельности ритма сердца // Физиология человека. 2016. Т. 42, № 6. С. 1–10. doi: 10.7868/S0131164616060187.
  2. Малик М., Биггер Дж. Т., Камм А. Дж., Кляйгер Р. Е., Маллиани А., Мосс А. Дж., Шварц П. Дж. Вариабельность сердечного ритма. Cтандарты измерения, физиологической интерпретации и клинического использования // Вестник аритмологии. 1999. № 11. С. 52–77.
  3. Бабунц И. В., Мириджанян Э. М., Машаех Ю. А. Азбука анализа вариабельности сердечного ритма. Ставрополь: Принт-мастер, 2002. 112 с.
  4. Михайлов В. М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения метода. Иваново: Иван. гос. мед. академия, 2002. 290 с.
  5. Гаврилова Е. А. Спорт, стресс, вариабельность: монография М.: Спорт, 2015. 168 с.
  6. Logier R., Jeanne M., De Jonckheere J., Tavernier B. Pain/Analgesia evaluation using heart variability analysis // Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, New York City, USA, 2006. P. 4303–4306. doi: 10.1109/IEMBS.2006.260494.
  7. Jeanne M., Logier R., De Jonckheere J., Tavernier B. Validation of a graphic measurement of heart rate variability to assess analgesia/nociception balance during general anesthesia // 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Minne-apolis, Minnesota, USA, 2009. P. 1840–1843. doi: 10.1109/IEMBS.2009.5332598.
  8. Droste C. Korperliche Belastung, endogene Opiate und Schmerz [Physical exercise, endogenousopiates and pain regulation] // Schmerz. 1991. Vol. 5, no 3. P. 138–147. doi: 10.1007/BF02528099.
  9. Парин С. Б. Люди и животные в экстремальных ситуациях: нейрохимические механизмы, эволюционный аспект // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Психология. 2008. Т. 2, № 2. С. 118–135.
  10. Калюжный Л. В. Физиологические механизмы регуляции болевой чувствительности. М.: Медицина, 1984. 216 с.
  11. Пузин М. Н., Вязьмин А. Я. Эндогенная опиоидная система в механизмах регуляции болевой чувствительности / В кн.: Болевая дисфункция височно-нижнечелюстного сустава. М.: Медицина, 2002. C. 140-146.
  12. Литвинова С. В., Надеждин А. В. Способ оценки состояния эндогенной опиоидной системы у человека: патент Рос. Федерация RU2199942; заявл. 27.04.2001; опубл. 10.03.2003.
  13. Литвинова С. В., Надеждин А. В., Авдеев С. Н., Хохлов С. Е., Тетенова Е.Ю., Теребилина Н. Н., Панченко Л. Ф., Габаева М. В., Соколов О.Ю., Шульговский В. В. Анализ соотношения порогов ноцицептивных реакций и оценки энкефалиновой активности сыворотки крови у больных героиновой наркоманией // Международный Медицинский Журнал. 2000. № 5. С. 431–435.
  14. Ledowski T., Tiong S. W., Lee C., Wong B., Fiori T., Parker N. Analgesia nociception index: evaluation as a new parameter for acute postoperative pain // British Journal of Anaesthesia. 2013. Vol. 111, no. 4. P. 627–629. doi: 10.1093/bja/aet111.
  15. Shahiri T. S., Richebe P., Richard-Lalonde M. Description of the validity of the Analgesia Nociception Index (ANI) and Nociception Level Index (NOL) for nociception assessment in anesthetised patients undergoing surgery: A systematised review // Journal of Clinical Monitoring and Computing. 2021. Vol. 36. P. 623–635. doi: 10.1007/s10877-021-00772-3.
  16. Спасова А. П., Тихова Г. П., Базаров Р. О. Индекс анальгезии-ноцицепции: возможности и пределы // Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2015. Т. 12, № 5. С. 64–70.
  17. Тарасова Н.Ю., Шмигельский А. В., Лубнин А.Ю., Куликов А. С. Количественный интраоперационный мониторинг анальгезии // Анестезиология и реаниматология. 2020. № 3. С. 27–36. doi: 10.17116/anaesthesiology202003127.
  18. Никулина М. В. Периодограмма Ломба-Скаргла при активизации эндогенной опиоидной системы // Безопасный спорт — 2022: IX международная научно-практическая конференция, Санкт-Петербург, 12–13 мая 2022. СПб.: Изд-во СЗГМУ им. И. И. Мечникова, 2022. C. 389–395.
  19. Полевая С. А. Интеграция эндогенных факторов в систему обработки экстерорецептивных сигналов: дис. доктора биологических наук: 03.00.02, 03.00.13. Ин-т теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 2009.
  20. Никулина М. В., Творогова О. В. Мониторинг анальгезии в тренировочном контроле // Современные подходы к оптимизации физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровления населения: Материалы XXI международной научно-практической конференции, Н. Новгород, 9 декабря 2022. Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2022. C. 521–530.
  21. Никулина М. В., Антонец В. А Опыт оценки вариабельности сердечного ритма по сглаженным кардиоинтервалограммам // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2022. Т. 30, № 2. С. 176–188. doi: 10.18500/0869-6632-2022-30-2-176-188.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».