אימון ביופידבק לתמיכה בתפקודים מוחיים במהלך אימון ניורופידבק

על הקשר בין אימון שונות בקצב הלב (HRV) לבין שיפור תיפקודים מוחיים וביצועיים

שונות בקצב הלב הינו מדד למרווחי הזמן שבין שתי פעימות לב. מדד זה נמצא קשור להיבטים פיזיים ומנטליים שונים ועל כן, ההשפעה עליו תשפיע על מדדים חשובים אחרים  (Sutarto et al., 2013). ערך HRV נמוך מעיד על כך שמערכת העצבים האוטונומית אינה מאוזנת, פעילות מערכת הלב וכלי הדם אינה מספקת והאדם עלול להגיב למצבי לחץ באופן חמור וארוך יותר. בכך, הינו נתון להשפעה המזיקה של לחץ הכוללת סיכון גדול יותר לתמותה, מחלות לב וכלי דם והפרעות נפשיות כגון דיכאון, הפרעת חרדה מוכללת, הפרעת פאניקה ופוסט טראומה (Mather & Thayer, 2018; Wheat & Larkin, 2010). לעומת זאת, מדד HRV גבוה בזמן מנוחה מנבא יכולת ויסות עצמי והפחתה של רגשות שליליים בזמן חווית מתח (Khodik, 2013). כמו כן, נמצא כי קיים קשר בין HRV גבוה לבין יצירתיות, גמישות מנטלית ויכולת מפותחת יותר להתאים את התגובות הקוגניטיביות, הרגשיות והפיזיולוגיות למצבי לחץ (Sutarto et al., 2013).

מחקרם של Thayer ועמיתיה (2009) סקר מחקרים קודמים שנערכו בתחום אשר ממצאיהם מצביעים על כך שערך ה-HRV במנוחה קשור להבדלים אינדיבידואליים בביצועים קוגניטיביים ובייחוד, תפקודים ניהוליים (Executive Functions). החוקרים מציגים עדויות לפיהן רמות גבוהות יותר של HRV במנוחה קשורות לביצועים טובים יותר במשימות שדורשות תפקודים ניהוליים. הסבר החוקרים לממצא זה הינו כי ישנו בסיס עצבי משותף לתפקודים של שליטה קוגניטיבית ושל שליטה פיזיולוגית על פעילות הלב. מסקנת החוקרים הייתה כי קיים קשר בין הביצועים הקוגניטיביים, שונות קצב הלב (HRV) והתפקודים העצביים באזורים קדמיים במוח, קשר זה הינו בעל השלכות על הבריאות הפיזית והנפשית של האדם.

שונות קצב הלב (HRV) ופעילות מוחית

ישנה תקשורת בין המוח ללב באמצעות מסלולים עצביים ועל כן, ללב ולמוח יש השפעות האחד על השני. מערכת העצבים בלב פועלת בהתאם למידע שהיא מקבלת מעצבים תחושתיים שבתוך הלב וממערכת העצבים החיצונית ללב. מערכת זו מחברת את הלב לאיברים רבים אחרים דרך חוט השדרה ומשם מועבר המידע לגזע המוח ולקורטקס. המערכת מקבלת מידע סימפתטי, המגביר את קצב הלב, מהמוח דרך חוט השדרה. לעומת זאת, עצבוב פרה- סימפתטי (Parasympathetic), המאט את קצב הלב, מגיע ישירות מגזע המוח דרך עצב הואגוס (Vagus Nerves). על כן, התקשורת בין המוח ללב היא זו שאחראית לייצר את שונות קצב הלב (Arakaki et al., 2023).

כאשר שונות קצב הלב (HRV) גבוהה, ישנה שונות גדולה יותר בין המרווחים שבין פעימות הלב, דבר המעיד על מערכת עצבים אוטונומית גמישה יותר. במחקר הדמיה מוחית (Brain Imaging) נחקר הקשר שבין HRV לבין היכולת לשליטה עצמית בתחום התזונה. לשם כך, טרם מדידת שונות קצב הלב, הנבדקים דירגו מאכלים לפי רמת הבריאות והטעם שלהם. לאחר מדידת ה-HRV, נעשתה סריקת fMRI בזמן שהנבדקים ביצעו משימה להערכת היכולת שלהם לוויסות עצמי. במטלה, הוצגו לנבדקים זוגות מאכלים והם נדרשו לבחור מאכל אחד שהם מעוניינים לאכול בסיום הניסוי. נמצא כי HRV הסביר חלק משמעותי מהשונות האינדיבידואלית ביכולת לשליטה עצמית תזונתית, כאשר נבדקים בעלי HRV גבוה יותר, הפגינו יותר שליטה עצמית ועמדו איתנים יותר אל מול הפיתוי לאכול אוכל טעים אך שאינו בריא.

במחקרם זה, נעשה שימוש בשיטת הדימות fMRI, מה שאפשר לבדוק את הפעילות באזורים מוחיים.

נמצא כי ישנו קשר בין HRV לבין פעילות מוחית בקורטקס הפרה-פרונטלי (vmPFC), האחראי בין היתר על שליטה קוגניטיבית, קשב וויסות רגשות. אנשים עם HRV גבוה יותר, היו בעלי רמה גבוהה יותר של דם מחומצן בקורטקס הפרה-פרונטלי וייצוג מופחת של תכונת הטעם של המאכלים, ממצאים המעידים כי נעשה יותר ויסות עצמי. החוקרים הסיקו כי HRV במנוחה יכול להוות סמן ביולוגי ליכולת של שליטה עצמית (Maier & Hare, 2017).  

השפעת אימוני ביופידבק HRV על מדדים פיזיולוגיים וביצועים קוגניטיביים

במהלך אימוני הביופידבק, המתאמן מקבל משוב בנוגע לאופן בו הנשימה מתרחשת בגופו וליעילותה. משוב זה מאפשר למתאמן לתרגל גמישות של מערכת העצבים האוטונומית לעבור בין מצבים שונים ובכך, להשיג שליטה על מערכת העצבים האוטונומית ולווסתה בעת הצורך. כאמור, ערך ה-HRV מייצג את השונות שקיימת במרווחים שבין פעימות הלב אשר משקפת את רמת האיזון של מערכת העצבים האוטונומית.

אחד מאימוני הביופידבק הנפוצים הינו משוב עבור שונות קצב הלב (HRV) המאפשר להשיג שליטה על התהליך הפיזיולוגי קצב הלב ובכך, האדם מסוגל לווסת את מערכת העצבים הסימפתטית הפועלת במצבי לחץ ואיום, דבר המגביר את רמת החסינות הרגשית והמנטלית של האדם  (Sutarto et al., 2013). 

מאמרם של Wheat ו- Larkin (2010) סקר 14 מחקרים שונים שהעריכו את יעילות אימוני הביופידבק ככלי להגברת ערך ה-HRV ויכולתו לשנות פרמטרים פיזיולוגיים הקשורים למחלות והפרעות שונות ובהן, אסתמה, מחלת לב כלילית (Coronary artery disease), פיברומיאלגיה, פוסט-טראומה והפרעת דיכאון מז'ורי. נמצא כי פרמטרים פיזיולוגיים שונים הקשורים לשונות קצב הלב (HRV) מושפעים כתוצאה מאימוני הביופידבק. כלומר, אימוני הביופידבק מובילים הן להגברת השליטה על מערכת העצבים האוטונומית והן על סימפטומים של מחלות והפרעות נפשיות שונות.

מעבר ליעילות שנמצאה לאימוני הביופידבק ככלי להגברת ערך ה-HRV והשפעה על פרמטרים פיזיולוגיים שונים, ישנן עדויות רבות לקשר בין אימוני הביופידבק HRV לבין שיפור הביצועים הקוגניטיביים. כך לדוגמא, במחקרים של Sutarto ועמיתיו (2013), העריכו את הביצועים הקוגניטיביים זיכרון, קשב וגמישות קוגניטיבית, ואת פרופיל הלחץ של הנבדקים לפני ואחרי שהנבדקים עברו התערבות. בקבוצת הניסוי, ההתערבות הייתה 5 אימוני ביופידבק של HRV ובקבוצת הביקורת, הנבדקים עברו 5 אימונים מקבילים.

נמצא כי בקבוצת הניסוי, הנבדקים השתפרו בעקבות אימוני הביופידבק במדדים הקוגניטיביים של קשב וזיכרון. כמו כן, הנבדקים בקבוצת אימוני הביופידבק השתפרו ביכולתם לשלוט ולווסת את רמת הלחץ בגופם. בהשוואה בין חמשת אימוני הביופידבק שהנבדקים עברו, נמצא שיפור מאימון לאימון בפרמטרים של ה-HRV, תדירות התהודה (Resonant Frequency) וקצב הנשימה. לעומת זאת, פרמטרים אלו לא השתנו במובהק בקרב קבוצת הביקורת.

מחקר נוסף בחן את השפעות אימוני הביופידבק על הביצועים הקוגניטיביים של אוכלוסייה מבוגרת (גילאי 63-96). לשם כך, החוקרים העריכו את ביצועי הנבדקים לפני ואחרי רצף של שישה אימוני ביופידבק; שני אימונים בשבוע במשך שלושה שבועות. נמצא שיפור בסימפטומים של ההפרעות הנפשיות דיכאון וחרדה בעקבות אימוני הביופידבק. החוקרים הסיקו כי ביופידבק של HRV עשוי להוות התערבות לא- תרופתית יעילה בהפחתת סימפטומים פסיכיאטריים בקרב מבוגרים.

ממצא נוסף במחקר זה היה כי משך ביצוע מבחן ה-TMT-A המשמש למדידת יכולות ראייתיות- תפיסתיות הקשורות לקשב, היה מהיר יותר באופן מובהק לאחר אימוני הביופידבק. ממצא זה מעיד על שיפור ביכולת הקשב בעקבות אימוני הביופידבק. משך השלמת מבחן ה-TMT-B המשמש למדידת ביצועי זיכרון עובד והיכולת לעבור בין משימות היה קצר יותר לאחר אימוני הביופידבק, אולם לא באופן מובהק. על כן, לפי מחקר זה, לא ניתן להסיק כי האימונים משפרים את ביצועי הזיכרון העובד. בנוסף, הנבדקים דיווחו כי לאחר אימוני הביופידבק השינה שלהם השתפרה וכן האופן בו הם שולטים ומווסתים לחץ. מסקנותיהם העיקריות של החוקרים ממחקר זה היו כי אימוני ביופידבק של HRV מהווים טיפול יעיל להפחתה בסימפטומים פסיכיאטריים חמורים בקרב אוכלוסייה מבוגרת ומביאים לשיפור במדדים קוגניטיביים של מיומנויות הקשב (Jester et al., 2019).

אימוני ביופידבק HRV ודפוסי פעילות מוחית (EEG)

במטרה לבחון את ההשפעה של אימוני ביופידבק HRV על הפעילות החשמלית המוחית בזמן האימונים ואחריהם, נעשה מחקר בו הנבדקים חולקו רנדומלית ל-2 קבוצות, כאשר באחת מהן הנבדקים עברו אימון ביופידבק ואילו בקבוצה השנייה הנבדקים עברו אימון מקביל. לפני האימון, במהלכו ואחריו, הוקלטה הפעילות המוחית של הנבדקים באמצעות EEG. נמצאו מספר הבדלים מובהקים בין שתי הקבוצות בפעילות החשמלית המוחית. בזמן האימון, לנבדקים בקבוצת הביופידבק, בהשוואה לקבוצה שעברה אימון מסוג אחר, הייתה יותר פעילות בטווח תדר תטא באזורים המרכזיים של המוח (Fz, Cz, Pz), פחות פעילות בתדר בטא באזורים קדמיים-מרכזיים, ויחס גבוה יותר של תדרים תטא/בטא באזורים המרכזיים של המוח (Fz, Cz, Pz).

בהשוואה בין הפעילות החשמלית המוחית בין שתי הקבוצות לאחר האימון, נמצאו הבדלים מובהקים נוספים. בקרב קבוצת אימון הביופידבק, בהשוואה לקבוצת האימון האחר, נראה יחס גדול יותר של התדרים תטא/בטא באזורים מרכזיים-אחוריים, יותר פעילות בתדר תטא באזורים אחוריים.

החוקרים הסיקו מממצאים אלו כי ישנו קשר בין אימון ביופידבק של HRV לבין שינויים בפעילות החשמלית המוחית המעידים על עלייה ברמת הקשב והרוגע, הן בזמן האימון והן אחריו.

כמו כן, האימון שקבוצת הביקורת עברה נמצא בקשר לשינויים בפעילות החשמלית המוחית, בזמן האימון ואחריו, המעידים על מאמץ מוחי גדול יותר ואף חרדה (Prinsloo et al., 2013).

מחקרם של Dziembowska ועמיתיו (2016) בחן את ההשפעה של אימוני ביופידבק HRV על הפעילות החשמלית המוחית. החוקרים השוו בין מצב בו הנבדקים, גברים ספורטאים, עוברים סדרת אימוני ביופידבק לבין מצב בו הם לא עוברים אימון מכל סוג שהוא. הנבדקים מילאו שאלונים להערכת החרדה התכונתית והמצבית שלהם ונאספו מדדים של שונות קצב הלב והפעילות החשמלית המוחית בשתי נקודות זמן- לפני תחילת האימונים וכעבור 21 יום, לאחר שקבוצת הניסוי סיימה את אימוני הביופידבק.

נמצא כי רמת הלחץ והחרדה שדווחה בקרב קבוצת אימון הביופידבק הייתה נמוכה יותר בהשוואה לקבוצת הביקורת. החוקרים נתמכו במחקרים אחרים בכדי להסביר את ממצאם אודות הפחתת החרדה. הסבר החוקרים הוא שבאמצעות ויסות אקטיבי של הנשימה, הנלמד באימון ביופידבק, מתאפשר להוריד את העוררות הסימפתטית, המתרחשת במצבים מאיימים ומלחיצים. כמו כן, בקרב קבוצת אימוני הביופידבק, נראה שיפור מובהק של השונות בקצב הלב (HRV) ובדפוסי הפעילות המוחית בתדר אלפא ותטא, ופעילות אסימטרית של תדר אלפא. שינויים חיוביים אלו בפעילות המוחית מעידים כי בקרב הנבדקים שעברו אימון ביופידבק, רמת העוררות ירדה, השתפרה היכולת לשליטה עצמית ורמת הגמישות של מערכת העצבים האוטונומית עלתה.

טבלה המסכמת את המחקרים המוצגים לעיל:

-------

כותבת המאמר: יובל שונרי

Arakaki, X., Arechavala, R. J., Choy, E. H., Bautista, J., Bliss, B., Molloy, C., ... & Kloner, R. A. (2023). The connection between heart rate variability (HRV), neurological health, and cognition: A literature review. Frontiers in neuroscience, 17, 1055445.‏

Dziembowska, I., Izdebski, P., Rasmus, A., Brudny, J., Grzelczak, M., & Cysewski, P. (2016). Effects of heart rate variability biofeedback on EEG alpha asymmetry and anxiety symptoms in male athletes: A pilot study. Applied psychophysiology and biofeedback, 41, 141-150.

Jester, D. J., Rozek, E. K., & McKelley, R. A. (2019). Heart rate variability biofeedback: implications for cognitive and psychiatric effects in older adults. Aging & Mental Health, 23(5), 574-580.‏

Khodik, K. (2013). Self-regulation and heart rate variability biofeedback: Promoting emotional and spiritual fitness in alcohol addiction treatment (Doctoral dissertation, Widener University).‏

Maier, S. U., & Hare, T. A. (2017). Higher heart-rate variability is associated with ventromedial prefrontal cortex activity and increased resistance to temptation in dietary self-control challenges. Journal of Neuroscience, 37(2), 446-455.‏

Mather, M., & Thayer, J. F. (2018). How heart rate variability affects emotion regulation brain networks. Current opinion in behavioral sciences, 19, 98-104.‏

Prinsloo, G. E., Rauch, H. L., Karpul, D., & Derman, W. E. (2013). The effect of a single session of short duration heart rate variability biofeedback on EEG: a pilot study. Applied psychophysiology and biofeedback, 38, 45-56.‏

Sutarto, A. P., Wahab, M. N. A., & Zin, N. M. (2013). Effect of biofeedback training on operator's cognitive performance. Work, 44(2), 231-243.‏

Thayer, J. F., Hansen, A. L., Saus-Rose, E., & Johnsen, B. H. (2009). Heart rate variability, prefrontal neural function, and cognitive performance: the neurovisceral integration perspective on self-regulation, adaptation, and health. Annals of behavioral medicine, 37(2), 141-153.‏

Wheat, A. L., & Larkin, K. T. (2010). Biofeedback of heart rate variability and related physiology: A critical review. Applied psychophysiology and biofeedback, 35, 229-242.‏