Взаимодействие сердца и мозга: как они общаются друг с другом

Что такое взаимодействие сердца и мозга?

Сердце и мозг находятся в постоянной двусторонней связи. Мозг регулирует, как часто и с какой силой бьётся сердце; сердце, в свою очередь, с каждым ударом посылает обратно поток сигналов. На этой странице разобраны оба направления, то, что мозг делает с сигналами сердца, и то, где заканчивается наука и начинаются популярные утверждения. Здесь разделены три вещи, которые часто смешивают: установленная физиология, модели, упорядочивающие данные, и утверждения, которые не подтверждены.

Как это работает?

От мозга к сердцу. Сердцебиение начинается в собственном водителе ритма сердца, но его частоту и силу регулируют нервная система, гормоны и другие факторы [S1]. Эту работу выполняют два отдела вегетативной нервной системы: симпатические нервы ускоряют сердце, а блуждающий нерв замедляет его. Поскольку вагусный «тормоз» действует быстро, он формирует изменения от удара к удару, которые измеряют как вариабельность сердечного ритма (HRV).

От сердца к мозгу. Сигналы идут и в обратную сторону. Каждый раз, когда сердце выбрасывает кровь, датчики давления в крупных артериях — барорецепторы — сообщают мозгу о силе и моменте этого удара; между ударами они затихают [S2]. Вместе с другими чувствительными нервными волокнами сердца эти сигналы дают мозгу отчёт о сердечно-сосудистой системе на каждом ударе. Дыхание тоже модулирует этот контур — поэтому пульс растёт и снижается с каждым вдохом и выдохом; это связанный с дыханием ритм сердца.

Как это измеряют?

Ответы на сердцебиения. Если усреднить активность мозга вокруг каждого удара сердца, появляется небольшой ответ — вызванный сердцебиением потенциал. С его помощью исследователи изучают, как кора обрабатывает сигналы сердца; обзор заключил, что надёжной мерой он может быть только при тщательном контроле артефактов от собственного электрического поля сердца и от пульса [S3]. Метаанализ показал, что этот ответ усиливается при внимании к сердцебиению и при возбуждении, отличается в некоторых клинических группах и умеренно связан с тем, насколько хорошо люди ощущают своё сердцебиение, но авторы предупредили, что надёжность этих эффектов неизвестна и что за ними могут стоять искажающие факторы [S4].

Момент внутри сердечного цикла. Второй подход — предъявлять стимул либо во время сокращения сердца (систолы), либо между ударами (диастолы). В одном исследовании испуганные лица во время систолы распознавались легче и оценивались как более интенсивные, а миндалевидное тело реагировало сильнее [S2]. В другом слабые прикосновения во время систолы реже замечались и локализовались [S5]. Значит, направление эффекта зависит от задачи: сердцебиение, по-видимому, одни сигналы усиливает, а другие приглушает. Оба исследования — единичные лабораторные работы.

Как эти сигналы связаны с осознанием тела в целом, рассказано на странице об интероцепции.

Что на это влияет?

• Дыхание. Дыхание меняет пульс от удара к удару и вызывает самые большие колебания HRV, особенно когда оно медленное; см. как дыхание меняет HRV.
• Внимание и возбуждение. И внимание к сердцебиению, и возбуждение меняют ответ мозга на сердцебиения [S4].
• Момент сердечного цикла. То, приходится ли стимул на удар или на промежуток между ударами, может менять его восприятие — по крайней мере в изученных пока задачах [S2] [S5].
• Болезни мозга или сердца. Острое повреждение мозга может нарушать регуляцию сердца, как описано ниже [S16].

Что показывают данные?

Установлено. В сердце есть собственная сеть нервных клеток [S11].

Зависит от условий. Мозг регулирует частоту и силу сердечных сокращений через вегетативные нервы и гормоны [S1], а барорецепторы сообщают мозгу о каждом ударе [S2]. Вызванный сердцебиением потенциал — пригодная исследовательская мера, если артефакты контролируются [S3]. Физиологическая когерентность — плавное регулярное колебание сердечного ритма, которое появляется, когда медленное дыхание согласует дыхание, артериальное давление и пульс, — измеримый паттерн [S12]; механика описана на странице о дыхании и HRV, а чем она отличается от самого HRV, объяснено в материале HRV и когерентность.

Модель, а не доказательство: нейровисцеральная интеграция. Модель нейровисцеральной интеграции предполагает, что те же сети мозга, которые помогают управлять вниманием и эмоциями, — в частности, тормозные пути от префронтальной коры через миндалевидное тело к стволу мозга, — регулируют и частоту сердечных сокращений, а значит, и HRV [S6]. Её авторы сообщают, что люди с более высоким вагусно-опосредованным HRV обычно лучше справляются с задачами на исполнительные функции, связанные с префронтальной корой [S7]. Более крупные обобщения находят связь, но слабую: по данным многих исследований, HRV и саморегуляция связаны лишь слабо, причём в опубликованных исследованиях результаты сильнее, чем в неопубликованных, — признак публикационного смещения [S8]; метаанализ корреляционных исследований выявил слабую связь между вагусно-опосредованным HRV и исполнительными функциями [S9]; а систематический обзор счёл число исследований слишком малым, чтобы хорошо понять эту связь [S10]. Это ассоциации. Они согласуются с моделью, но не показывают, что HRV — причина лучшего мышления, и не показывают, что повышение вашего HRV его улучшило бы. Столь слабая связь очень мало говорит о каждом отдельном человеке.

Предварительные данные. Влияние сердечного цикла на восприятие показано в единичных лабораторных исследованиях с разными задачами и противоположными по направлению эффектами [S2] [S5]. Что вызванный сердцебиением потенциал означает для осознания тела, пока неясно [S4].

Неизвестно. Не показано, что тренировка сердечного ритма меняет работу мозга через эти пути. Данные об исходах тренировок — на странице о HRV-биофидбеке.

Есть ли у сердца собственный мозг?

У сердца действительно есть собственная нервная система: чувствительные, связующие и двигательные нервные клетки, которые обмениваются сигналами с нервными узлами в грудной полости и остаются под влиянием мозга [S11]. Её главная предполагаемая задача — местная координация сердцебиения, и даже это ведущий исследователь этой системы формулирует как гипотезу [S11]; многие подробности получены в работах на животных. Называть её «маленьким мозгом» — метафора. Популярные версии о том, что у сердца есть собственный разум, что оно думает или обладает интеллектом, — преувеличение, не подкреплённое данными.

Влияет ли поле сердца на других людей?

Значительная часть популярных материалов о когерентности сердца исходит от Института HeartMath, исследователи которого описывают пути между сердцем и мозгом, способные влиять на активность мозга [S13], и выдвигают гипотезу, что магнитные поля сердца помогают синхронизировать сердечные ритмы разных людей [S14]. HeartMath продаёт устройства для обратной связи по когерентности, а идея о поле в его собственных статьях сформулирована как гипотеза [S14]. Независимыми данными не подтверждено, что поле сердца одного человека влияет на тело или психику другого, как не подтверждено и утверждение «сердце думает». Измеримая часть — плавный паттерн сердечного ритма во время медленного дыхания — ни от одной из этих идей не зависит.

Когда связь сердца и мозга важна в медицине

Яснее всего эта связь проявляется при болезнях. Кардиомиопатия такоцубо (стрессовая кардиомиопатия) — синдром острой сердечной недостаточности, который может развиться после эмоционального или, чаще, физического триггера [S15]. После ишемического инсульта в первые дни часты сердечные осложнения, включая аритмию; предполагаемый механизм — нарушение вегетативной регуляции со стороны мозга [S16]. Это неотложные медицинские состояния, а не повседневные эффекты стресса.

Чего это вам не скажет

• Это не делает HRV тестом интеллекта или самоконтроля. Связи слабые и корреляционные [S8] [S9]; одно измерение HRV ничего не говорит о том, насколько хорошо вы думаете. Тонус блуждающего нерва нельзя измерить напрямую; показатели HRV, такие как RMSSD, отражают вагусно-опосредованные изменения частоты сердечных сокращений.
• Это не показывает, что повышение HRV улучшает работу мозга. Это причинное утверждение, которое данные о нейровисцеральной интеграции не проверяют [S7] [S10].
• Более высокий показатель когерентности — не показание мозга. Он описывает паттерн сердечного ритма во время дыхания [S12], а не работу префронтальной коры или эмоциональное состояние.
• Влияние сердцебиения на восприятие слабое, зависит от задачи и показано в единичных исследованиях [S2] [S5]; это не способ обострить восприятие в повседневной жизни.

В ONDA

ONDA не измеряет активность мозга или связь сердца и мозга. ONDA показывает ваш пульс в реальном времени во время практики — с камеры iPhone или с Apple Watch. Показатель когерентности в реальном времени, для которого нужны часы, — собственная метрика синхронизации ONDA, отражающая, насколько плавно сердечный ритм колеблется в такт дыханию; это метрика обратной связи, а не клинический биомаркер [S17]. ONDA ничего не диагностирует. См. что измеряет ONDA.