介绍

生物反馈训练是一种用于教学和学习的生理和心理过程的自我调节的治疗工具1。这是一种辅助学习方法，用于调节人很少有意识控制的生理功能，如呼吸频率、心率和大脑冲动活动2。心率变异性(HRV)生物反馈是一种生物反馈，特别涉及呼吸频率的改变(频率降低和幅度增加)，以增加呼吸频率和心率之间的同步。这种同步可以增加HRV的振幅3.。

HRV是一种从心电图记录中提取的无创测量方法，它反映了RR间隔的连续振荡，作为窦房结交感神经和副交感神经分支作用的函数。吸气时RR间隔减小，呼气时RR间隔增大4，5。HRV被认为是生理和心理健康的标志6更具体地说，它是社会参与的重要标志7，8。

老年人的社会关系可能因各种原因而改变，包括家庭成员或朋友的地理迁移、其社会网络成员的死亡或残疾以及身体或认知能力的下降9。另一个重要因素是制度化，这通常与社会排斥感有关10，11，12。此外，孤独、抑郁(以及其他精神障碍)和社会排斥是密切相关的，这些变量对老年人生活的负面影响可能是显著的13，14，15。最后，尽管心理健康变量与HRV呈负相关，但它们可能通过HRV生物反馈得到积极的修改，如在成人中所示10，16。

据我们所知，迄今为止还没有关于HRV生物反馈对老年人健康的影响的研究，更具体地说，没有关于社会互动水平的作用的研究。综上所述，本初步研究的目的是测试HRV生物反馈训练是否有益于具有不同社会互动水平的老年人的健康。我们专门调查了:(i)在住院和非住院的老年人之间，有氧调节、人体测量数据、情绪评分和HRV成分是否存在差异;(ii) HRV生物反馈训练改善了老年人的这些参数;(iii)这些改进依赖于制度化;(iv)训练干预后，这些益处持续存在。

结果

该研究的总样本包括32名志愿者，其中16名被收容，16名未被收容。非机构组为8.75±8.01岁的老年人娱乐俱乐部成员，其中男性4人，女性12人，平均年龄72.50(69.00/76.00)岁。住院组共生活6.87±6.94年，女性9人，男性7人，平均年龄69.50(67.50/75.50)岁。

在开始干预之前，对两个研究组的特征进行了调查，发现它们之间存在显著差异。比较结果见表1。

表1干预前样本特征。
全尺寸工作台

机构化和非机构化的小组在评估上存在差异，在任何干预开始之前就有不同小组的迹象。因此，决定对每一组(制度化和非制度化)分别进行所有后续分析。

在此表征之后，我们试图确定与对照组相比，生物反馈训练是否能够促进评估变量的变化，如果是这样，这些变化是否在随访期间持续存在。将14次训练前(评估1)、训练后(评估2)和随访期后(评估3)收集的数据在非机构样本内与机构样本内进行生物反馈组与对照组的比较，然后在机构样本内进行比较。

非制度化组织

人体测量和有氧调节变量

在非机构样本中，人体测量和有氧调节变量的方差分析显示时间(评估1、2和3)对体脂率的影响(F(2,28) = 5.18, p = 0.01;d= 0.27)而不是体重(F (28) = 2.31, p = 0.11,d= 0.14)， BMI (F(2,28) = 2.39, p = 0.10，d= 0.15),有氧测试(F (28) = 0.92, p = 0.40,d= 0.06)。与第一次评估相比，第二次和第三次评估的体脂百分比有所降低。对照组和生物反馈组对体重有影响(F(1,14) = 4.62, p = 0.04;d= 0.25)，生物反馈组体重高于对照组，但BMI无差异(F(1,14) = 3.57, p = 0.07;d= 0.20),有氧测试(F (14) = 0.31, p = 0.58,d= 0.02)和体脂百分比(F (14) = 4.29, p = 0.05,d= 0.23)。时间和组间的交互作用对体重没有影响(F(2,28) = 0.33, p = 0.72;dBMI (F(2,28) = 0.26, p = 0.76;d= 0.02),有氧测试(F (28) = 0.99, p = 0.38,d= 0.07)和体脂百分比(F (28) = 0.12, p = 0.88,d= 0.009)。

情感变量

在情绪变量对孤独感的方差分析中，没有观察到时间(评估1、2和3)的主要影响(F(2,28) = 2.03, p = 0.14;d= 0.13)和总联系(F (28) = 1.24, p = 0.30,d= 0.08)。此外，对照组和生物反馈组对孤独感没有影响(F(1,14) = 0.40, p = 0.53;d= 0.03)，总接触(F(1,14) = 0.86, p = 0.36，d= 0.06)和抑郁症的症状(F (14) = 1.75, p = 0.20,d= 0.11)。时间与组间对孤独感无交互作用(F(2,28) = 2.03, p = 0.14;d= 0.13)和总联系(F (28) = 2.80, p = 0.07,d= 0.17)。但是，时间的影响是主要的(F(2,28) = 7.00, p = 0.003;d= 0.33)，时间和群体相互作用(F(2,28) = 7.00, p = 0.003，d= 0.33)，表明生物反馈训练后抑郁症状有所减轻;此外，这种减少在训练干预(随访)后持续存在(图2)。1)。

图1
图1

在评估1、2和3期间，接受生物反馈训练的组(黑色实线)和接受非机构样本对照训练的组(黑色虚线)的抑郁症状。一个评价2、评价3与评价1比较差异有统计学意义(< 0.05)b组间差异有统计学意义(< 0.05)。

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HRV组件

HRV的方差分析显示时间(评估1、2和3)对RMSSD的主要影响(F(2,28) = 3.78, p = 0.03;d= 0.21)， SDNN (F(2,28) = 3.69, p = 0.03，d= 0.20)， pNN50 (F(2,28) = 5.19, p = 0.01，d= 0.27)， SD1 (F(2,28) = 3.78, p = 0.03，d= 0.21)， HF (F(2,28) = 5.55, p < 0.01;d= 0.28)。对照组和生物反馈组对RMSSD变量无主效应(F(1,14) = 0.04, p = 0.83;d= 0.003)， SDNN (F(1,14) = 0.03, p = 0.86，d= 0.002)， pNN50 (F(1,14) = 0.04, p = 0.83，d= 0.003)， SD1 (F(1,14) = 0.04, p = 0.83，d= 0.003)， HF (F(1,14) = 0.04, p = 0.84;d= 0.003)。时间和组间的交互作用对所有变量都有影响:RMSSD (F(2,28) = 14.99, p < 0.0001;d= 0.52)。2A)， SDNN (F(2,28) = 12.88, p = 0.0001，d= 0.47)。2B)， pNN50 (F(2,28) = 11.62, p = 0.0002;d= 0.45)。2C)， SD1 (F(2,28) = 14.99, p < 0.0001;d= 0.52)。2D)， HF (F(2,28) = 11.37, p = 0.0002;d= 0.45)。2E).生物反馈训练后的后测显示所有这些变量都增加了。这一增长在后续期间得以维持。实验开始时，对照组的RMSSD、SD1和HF成分均高于生物反馈组，但训练后这种差异消失。

图2
图2

（一个) RR区间连续差的均方根值(RMSSD)，单位为ms;（B)所有R-R区间的标准差(log SDNN)的对数值，单位为ms;（C) R-R区间连续差值的百分比的对数值(log pNN50)，单位为ms;（D)标准差1 (SD1)的值，单位为ms;（E)高频的对数值(log HF)，以ms为单位2。在接受生物反馈训练的组(黑色实线)和接受非制度化样本对照训练的组(黑色虚线)中，在评估1、2和3中对所有这些成分进行了评估。一个评价2、评价3与评价1比较差异有统计学意义(< 0.05)b组间差异有统计学意义(< 0.05)。

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制度化的组织

人体测量和有氧调节变量

在制度化的样本中，人体测量学和有氧调节变量的方差分析显示时间(评估1、2和3)对体脂率的主要影响(F(2,28) = 3.50, p = 0.04;d= 0.20)，最后一次评估时体脂率较高，但体重没有变化(F(2,28) = 0.08, p = 0.91;d= 0.006)， BMI (F(2,28) = 0.11, p = 0.88;d= 0008)和有氧测试(F (28) = 1.00, p = 0.37,d= 0.07)。另外，对照组和生物反馈组对体重没有主要影响(F(1,14) = 0.01, p = 0.92;d= 0.0003)、体重指数(F (14) = 0.003, p = 0.95),有氧测试(F (14) = 0.03, p = 0.85,d= 0.02)和体脂百分比(F (14) = 0.01, p = 0.91,d= 0.0008)。此外，时间和组间的交互作用对体重没有影响(F(2,28) = 0.25, p = 0.77，d= 0.02)， BMI (F(2,28) = 0.19, p = 0.82;d= 0.01),有氧测试(F (28) = 0.06, p = 0.93,d= 0.005)和体脂百分比(F (F (28) = 1.16, p = 0.32,d= 0.08)。

情感变量

在情绪变量的方差分析中，时间(评估1、2和3)对孤独感有影响(F(2,28) = 14.77, p < 0.01;d= 0.51)和抑郁症状(F(2,28) = 10.63, p < 0.01);d= 0.43),但不是总联系(F (28) = 1.18, p = 0.32,d= 0.07)。此外，对照组和生物反馈组对总触觉没有影响(F(1,14) = 0.16, p = 0.69，d= 0.01)，孤独感(F(1,14) = 1.05, p = 0.32;d= 0.07),或抑郁(F (14) = 1.07, p = 0.31,d= 0.07)。时间和群体互动对触摸没有影响(F(2,28) = 0.59, p = 0.55;d= 0.04)。然而，时间和群体互动对孤独感有影响(F(2,28) = 3.76, p = 0.03;d= 0.21)和抑郁症状(F(2,28) = 7.67, p = 0.002，d= 0.35)。3.)。总之，在生物反馈训练后，孤独感和抑郁症状有所减少，这种减少在训练结束后仍持续存在。

图3
图3

（一个)孤独;（B)抑郁的症状在制度化样本中，接受生物反馈训练组(黑色实线)和接受对照训练组(黑色虚线)的所有量表均在评估1、2和3中进行评估。一个评价2、评价3与评价1比较差异有统计学意义(< 0.05)。

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HRV组件

HRV组成变量的方差分析显示，时间(评估1、2和3)对RMSSD有影响(F(2,28) = 8.77, p = 0.001;d= 0.39)， SDNN (F(2,28) = 5.28, p = 0.01，d= 0.22)， SD1 (F(2,28) = 8.78, p = 0.001，d= 0.39)，所有成分在第二次评估中均获得最高值，但时间对pNN50无影响(F(2,28) = 2.82, p = 0.07;d= 0.16)， HF (F(2,28) = 2.46, p = 0.10，d= 0.15)。另外，对照组和生物反馈组对RMSSD有主要影响(F(1,14) = 1.01, p = 0.32;d= 0.07)， SDNN (F(1,14) = 2.36, p = 0.14，d= 0.014)， pNN50 (F(1,14) = 1.31, p = 0.27，d= 0.07)， SD1 (F(1,14) = 1.01, p = 0.33，d= 0.07),但不是高频(F (14) = 1.10, p = 0.31,d= 0.09)。此外，时间和群体交互作用对RMSSD变量没有影响(F(2,28) = 0.72, p = 0.49，d= 0.05)， SDNN (F(2,28) = 0.33, p = 0.71，d= 0.02)， pNN50 (F(2,28) = 0.66, p = 0.52，d= 0.04)， SD1 (F(2,28) = 0.72, p = 0.49，dHF (F(2,28) = 0.31, p = 0.73;d= 0.02)。

讨论

在这项初步研究中，结果表明:(i)与非机构老年人相比，机构老年人在抑郁症状和感知社会孤立方面的基线得分(在任何干预之前)较高，社交接触得分较低，体重较低，体脂率较低，HRV变量无差异;㈡心率变异生物反馈培训改善了未被收容的老年人的抑郁症状以及所有心率变异成分，而在被收容的老年人中，只有感知到的社会孤立和抑郁症状有所改善;(iii) HRV生物反馈改善的参数在非机构组和机构组中并不完全相同;(iv)经过生物反馈训练后的所有参数在两组的随访期间持续存在。

对12将孤独描述为一种痛苦的警告信号，表明个人的社会关系存在缺陷。因此，Kross等人。11通过核磁共振成像显示，社会排斥不仅在隐喻上“伤害”，而且在身体上“伤害”，因为社会排斥和身体疼痛激活了大脑的相同区域。抑郁症与孤独有着密切的联系13，17，18，19，20.。这些作者报告说，孤独感与抑郁密切相关。孤独感越强烈，抑郁指数或经历某种程度抑郁的可能性就越高19，20.。最后，Mushtaq等人进行的一项综述。21强化了“孤独会导致各种精神疾病和身体状况”的结论。我们推测Kross等人的研究结果。11可能适用于被家庭或社会排斥的老年人。排斥是制度化的主要原因之一14，15。因此，这些研究的结果与我们的研究结果一致，即与社会网络被保留的非制度化组相比，制度化组的社会接触得分较低，社会孤立和抑郁的感知得分较高。

HRV生物反馈训练改善了非住院老年人的HRV成分，但没有改善住院老年人的HRV成分。几项针对年轻人样本的研究表明，HRV生物反馈训练改善了HRV参数16。然而，目前还没有针对老年人的研究。没有研究认为社会互动是影响生物反馈HRV训练所产生收益的因素，无论样本人群如何。被收容的老年人在日常生活中缺乏社会互动，可能阻碍了他们从生物反馈训练中获益更多。鉴于这种低社会参与度，多迷走神经理论可以为解释这些结果提供一致的理论基础7，22，23因为只有社会互动水平高的组(非制度化组)才有HRV迷走神经成分的改善。值得注意的是，这些人都是提供戏剧、舞蹈和体育锻炼等活动的俱乐部的成员，而且大多数人都有亲密的伴侣。这些都是社会互动生理相关的重要因素，包括催产素、内啡肽和迷走神经张力20.，24，25。

HRV生物反馈训练改善了两组的抑郁症状，即，它与社会互动水平无关。最近的研究，如Lehrer等人的荟萃分析。16在中央水平描述HRV生物反馈训练的效果，其中在训练期间参与情绪处理和调节的所有区域，特别是边缘系统和扣带皮层和前额叶皮层的血流量波动显著增加，可以解释抑郁相关状态的改善。Lehrer等人进行的荟萃分析。16包括几项研究，表明HRV生物反馈训练后HRV和抑郁症得到改善。然而，关于老年人的研究文献很少。据我们所知，只有两项研究将HRV生物反馈训练用于老年人的心理健康评估26，27。杰斯特，罗泽克和麦凯利26每周进行两次30分钟的训练，持续3周，以减轻精神症状并改善认知功能。作者得出结论，老年人可以像年轻人一样从HRV生物反馈训练中获益。此外，抑郁、焦虑和注意力技能在干预后显著改善。这一结果与Zauszniewski和Musil的结果非常相似27他观察到，经过4周的生物反馈训练后，老年妇女的压力和抑郁水平有所降低。

这项研究的另一个重要结果是后续评估。我们的目的是调查从HRV生物反馈训练中获得的收益是否会在干预结束后持续4.5周。我们的研究结果表明，在两组(制度化和非制度化)中，干预结束后，训练产生的所有收益都持续存在。最近的一项荟萃分析证实了我们的结果，表明几周的HRV生物反馈训练对改善几种心理生理条件下的抑郁症症状有效28。在一项涉及癌症患者的研究中，HRV生物反馈训练每周进行四到六次，时间长短不等，取决于每个人达到心肺一致性所需的时间。作者报告了与对照组相比，压力、疲劳、创伤后应激障碍和抑郁症状的显著改善，以及1周随访后心肺一致性的维持29。我们强调，这也是该研究的一个关键和新颖的点，因为研究生物反馈训练在随访期后效果的持久性的研究很少。

该研究有以下局限性:样本量小，男女数量不平衡，可能存在选择偏差。为了尽量减少研究的局限性，(i)每个志愿者按照相同的时间表进行评估和培训，(ii)在对照组和生物反馈组的个体之间交替进行干预，(iii)选择标准是缺乏患有精神疾病、严重呼吸系统或心血管疾病、认知障碍、行走困难和吸烟者的志愿者，(iv)与志愿者接触的研究人员接受了适当的培训，在三次评估中都是一样的;(v)在评估日，建议参与者在干预前2小时内不要摄入咖啡因，在干预前24小时内不要进行剧烈的体育锻炼和饮酒。

方法

样本

这项初步研究包括32名年龄在63至79岁之间的男女老年人。他们在长期护理机构生活了至少6个月(制度化组:N = 16)，或者是老年人娱乐俱乐部的成员至少6个月(非制度化组:N = 16)。在每一组中，一半的样本被随机分配到HRV生物反馈训练中，另一半被分配到控制训练中。

排除标准如下:有严重精神、神经、呼吸或心血管疾病病史(在健康问卷中自我报告);认知障碍(精神状态测试分数高于分界点)30.;严重的清醒困难;吸烟;定期使用对中枢神经系统起作用的药物。这项研究是根据《赫尔辛基宣言》进行的。本方案经欧鲁普雷图联邦大学研究伦理委员会(CAAE: 85839018.9.0000.5150)批准，所有志愿者签署知情同意书。所有数据均在COVID-19大流行之前收集。

有氧调节评估

次最大有氧能力试验，包括在Rikli和Jones系列试验中31，被使用。它包括测量6分钟步行的最长距离。体能活动准备问卷32心血管风险分层(HHQ)问卷33用来选择能够安全地进行有氧试验的个体。

人体测量评估

评估了以下变量:身高(用便携式垂直体重计测量，型号balmake - est -223，范围为0-2.1 m，精度为1 mm)，体重(使用欧姆龙数字秤测量，型号Hn 289，容量为150 kg，精度为100 g34)，身体质量指数(BMI)(使用体重(kg)和身高(m)的数据以及公式:体重/身高)234)，以及用杜宁和沃默斯利方程确定的体脂百分比35，其中女性为4个皮肤褶皱(Db = 1.1339 - 0.0648 × log10(肩胛下皮肤褶皱+三头肌皮肤褶皱+髌上皮肤褶皱+二头肌皮肤褶皱)，男性为Db = 1.1765 - 0.0744 × log10(肩胛下皮肤褶皱+三头肌皮肤褶皱+髌上皮肤褶皱+二头肌皮肤褶皱))。随后，使用Siri公式(%F = [(4.95/SF) - 4.50] × 100)将皮褶转化为体脂百分比(%F))。36。

情感的评估

社交接触量表37由28个项目组成，用来评估参与者在过去12个月里进行或接受社交接触的频率。触摸和被触摸的得分在14到98分之间，而触摸总分在28到196分之间。量表中没有分界点。获得的分数越高，个体通过触摸进行或接受社会接触的能力就越强。

修订后的加州大学洛杉矶分校孤独量表38是一种自我评估工具，有20个项目，关于与孤独有关的感觉或行为。得分越高，感知到的孤独感就越强烈。

老年抑郁症量表39由15个项目组成，评估老年人的抑郁症状。每个参与者的答案的得分总和可能在0到15分之间，5分或更高的分数表明抑郁的可能性。

HRV评估

在训练前、训练后(持续4.5周)和随访时(4.5周后)三个不同时刻，使用Nexus®10设备1.2版本在休息时进行5分钟的心电图(ECG)记录。时间单位为1 ms，采样频率为256 Hz，采集RR区间样本。心电图电极根据Nexus-10®说明书放置，即放置在乳头和锁骨下方的胸部，因为这些点产生的伪影较少。为了准备放置电极的皮肤，用乙醇清洗皮肤的相关区域。

数据采集后，使用Kubios HRV分析软件(MATLAB 2.0 beta版，芬兰库奥皮奥)提取HRV。在Kubios中，该系列是手动检查并检查工件的。分析HRV各分量:一个时间间隔内记录的所有正常RR区间的标准差(SDNN)(代表HRV总体活动)和RR区间间连续差异的均方根(RMSSD)，大于50 ms的RR区间间连续差异的百分比(pNN50)，瞬时RR区间的标准差(SD1)和高频(HF)(代表副交感神经激活的优势)4。

培训

HRV生物反馈训练

除了记录训练和休息期间的RR间隔外，还使用Nexus-10®硬件(Mind Media BV)和BioTrace®软件进行HRV生物反馈会话。在训练过程中，电脑屏幕实时显示呼吸频率和心率图，参与者被指示试图增加心脏和呼吸波之间的同步，试图增加两种波的幅度和减少频率。为此，软件在计算心率和呼吸频率之间的Pearson相关性的基础上实时计算出共振频率。共振频率的取值范围从“1”(心率与呼吸频率正相关)到“-1”(心率与呼吸频率负相关)。在HRV生物反馈阶段，参与者被指示尝试提高共振频率。为此，参考值应尽可能接近“1”。这个训练是根据Lehrer, Vaschillo和Vaschillo提出的方案改编的1包括14次，每次15分钟，每周进行三次，总共持续4.5周。

控制训练

从国际情感图片系统目录中获得的50幅中性价图像的三个块40被建造。在每个块内，照片的曝光时间从3秒到7秒不等，然后显示空白屏幕2-6秒;这种暴露时间的变化旨在最大限度地减少对刺激的习惯。三个区块在效价(MV)和激活(MA)方面的平均值没有显著差异(区块1:MV = 5.02;MA = 3.62, Block 2: MV = 5.02;MA = 3.40, Block 3: MV = 5.13;MA = 3.82)，并在整个控制训练过程中依次呈现(例如，第1阶段第1块，第2阶段第2块，第3阶段第3块，第4阶段第1块，等等)，以便参与者的注意力集中在控制任务上。本次训练的结构与实验训练相同，共14次，每次15分钟，每周进行3次，持续4.5周。

在训练结束时进行评估(生物反馈和控制)。

后续

从最后一次培训到对参与者进行重新评估，时间间隔为4.5周。实验设计的步骤，从样本选择到最后的评估(后续评估)总结如图。4。

图4
图4

实验设计。

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统计分析

本研究中使用的数据集可应通讯作者的合理要求向其提供。最初，使用Kolmogorov Smirnov检验原始数据的正态性。在此基础上，正态(参数)变量用均值和标准差来描述，非正态(非参数)变量用中位数和第25和75百分位来描述。随后，对每个收集到的变量(评估1)使用t检验(正态变量)和Mann-Whitney检验(非正态变量)，在开始任何干预之前确定制度化组与非制度化组之间的差异。

为了评估生物反馈组和对照组在训练开始前(评估1)、14次训练后(评估2)和4.5周随访后(评估3)在非制度化样本和制度化样本中收集的变量之间的差异，对每个参数(人体测量数据、有氧调节、情绪得分、以时间因素(评估1、2和3)作为内变量，以组(对照和生物反馈)作为间变量。随后，计算偏方差以告知所有比较的效应大小，并对观察到显著效应的变量进行Fisher事后检验。SDNN、PNN50和HF采用对数归一化用于分析。

所有检验的显著性水平均为0.05。分析使用Statistica 7.0 (StatSoft, Inc.)软件。