Группа ученых из НИУ ВШЭ научилась диагностировать тревогу и депрессию по пульсу. Оказалось, что при умственной нагрузке сердечный ритм у людей со склонностью к ментальным расстройствам отличается от ритма здоровых людей, особенно при выполнении задач повышенной сложности. Изменения можно отследить даже с помощью пульсоксиметра или умных часов.
Определение частоты пульса / © U.S. Air Force Staff Sgt. Jeanette Copelandru, wikipedia.org
Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Psychiatry. По данным ВОЗ, каждый пятый взрослый в возрасте до 30 лет страдает от депрессии или тревожного расстройства. Чтобы предотвратить развитие психических заболеваний и эффективно их лечить, необходимы надежные методы персонализированной диагностики.
Сегодня многие технологические компании разрабатывают системы анализа ментального здоровья на основе данных о пульсе. Для этого используются различные носимые устройства, такие как умные часы, браслеты, кольца и другие. Однако важно не только зафиксировать изменения сердечного ритма, но и правильно их интерпретировать.
Ученые Высшей школы экономики совместно с Институтом высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН провели исследование, чтобы выяснить, можно ли обнаружить признаки депрессии и тревожности по изменениям сердечного ритма во время выполнения когнитивных задач. Они провели эксперимент с участием 90 человек в возрасте от 18 до 45 лет, у которых в анамнезе были эпизоды тревоги и депрессии.
Участники выполняли задания на память и внимание, сложность которых постепенно возрастала. Испытуемые должны были запомнить расположение и цвет шариков на изображении и определить, совпадает ли оно с предыдущим или нет. Чем сложнее уровень, тем больше шариков и цветов нужно было запомнить.
Во время эксперимента у участников регистрировался сердечный ритм с помощью электрокардиограммы (ЭКГ), а также параллельно проводилась фотоплетизмография (ФПГ) — анализ работы сердца на основе изменений объема крови в периферических сосудах. Это простой неинвазивный метод, который позволяет считывать данные с пальца или запястья; именно ФПГ используется сегодня во всех носимых устройствах.
Анализ данных показал, что чем выше уровень тревоги или депрессии у человека, тем более значительные изменения наблюдаются в частоте сердечных сокращений, особенно при выполнении сложных задач.
«Когда человек сталкивается со сложной задачей, он испытывает стресс. Он может допускать ошибки, это нормально и не зависит от психического здоровья. Однако на переломном моменте сложности, когда с задачей еще можно справиться, но объем внимания уже на максимуме, у людей с признаками ментальных расстройств средний пульс учащается, и мы видим более яркую, акцентированную картину изменений сердечного ритма», — объясняет Евгения Альшанская, младший научный сотрудник Института когнитивных нейронаук.
Важной особенностью работы стало сравнение данных, полученных с помощью электрокардиограммы и ФПГ. Хотя электрокардиограмма традиционно считается более надежным методом измерения вариабельности сердечного ритма, исследование показало, что фотоплетизмография может быть более чувствительным методом для оценки депрессии и тревожности. Ученые объясняют это особенностями работы симпатической нервной системы.
«При стрессе сначала активируется норадреналин, связанный с вниманием, потом активируется адреналин, который приводит организм в состояние боевой готовности, запускает реакцию “бей или беги”. У нас увеличивается частота сердечных сокращений, повышается кровяное давление. Норадреналин также воздействует на рецепторы, которые стимулируют сокращение сосудов. На этом этапе можно увидеть изменения пульсовой волны на ФПГ. Лишь после этого из коры надпочечников высвобождается адреналин, который усиливает и продлевает реакцию организма на стресс, заставляя сердце биться чаще. Тогда мы видим изменения на ЭКГ. То есть ФПГ оказывается достаточно надежным методом, но при этом более доступным, быстрым и информативным по сравнению с ЭКГ», — рассказывает Евгения Альшанская.
Исследование доказывает, что изменение частоты пульса в ответ на возрастающую когнитивную нагрузку может служить ранним биомаркером тревожных и депрессивных расстройств. Кроме того, результаты работы открывают новые перспективы для разработки алгоритмов для носимых устройств и приложений, способных в реальном времени мониторить психологическое состояние человека. Ранняя персонализированная и неинвазивная диагностика депрессивных и тревожных расстройств через анализ сердечного ритма может кардинально изменить подходы к лечению и профилактике психологических заболеваний в будущем.
Исследование выполнено в рамках стратегического проекта «Успех и самостоятельность человека в меняющемся мире» (программа «Приоритет 2030»).
