静息状态的压力事件后心率变异性作为测量压力之间的宽容的优秀精英
- 1健寿韧性和性能,佛罗里达理工学院对人类和机器认知,美国佛罗里达州彭萨科拉
- 2西雅图华盛顿大学的生物工程学系,佤邦,美国
作品简介:是精英的一个普遍特征的能力表现良好时强调,强烈的情感如恐惧。发展中客观压力下的应力响应,准确预测性能的措施可能影响深远的挑选和训练精英的个人和团队。之前的数据显示,(i)心率和心率变异性(人力资源/ HRV)与应激反应相关,(2)更高的基底压力事件之前同情的语气与更高的性能有关,和(3)精英表演者往往表现出更大的压力事件后副交感的增加。
方法:当前的研究评估的预测效用post-stressful事件人力资源/ HRV措施,一个超时间点在人力资源/ HRV研究、军事人员中选择。具体来说,我们调查了一组全面的人力资源/ HRV措施之间的关系,建立了相关的问卷调查强调宽容,实验评估期间执行功能的压力感应,和生态有效选择评估数据从一个为期一周的特种作战部队选择课程(N = 30)。
结果:我们发现post-stressful事件人力资源/ HRV措施一般都有很强的相关性的神经质方面NEO人格量表以及一般的痛苦方面防御反应问卷。人力资源/ HRV措施与执行功能的变化测量相关可靠的语言流畅,减少暴露于一个有效的压力。最后,我们观察到不同模式之间的相关性精英和非精英SOF的候选人。具体来说,精英候选人中,副交感神经系统(pn)措施积极相关,交感神经系统(SNS)措施相关的负面评价压力耐受性的专家和同行。这种模式并不是出现在非精英候选人。
讨论:我们的研究结果表明,post-stressful事件人力资源/ HRV数据提供一个客观的非侵入性的方法来衡量经济复苏和觉醒状态直接反应压力事件和宽容可以作为指标的压力可以提高选择精英的个人和团队。
1介绍
伴随着精英性能特点是非凡的生理功能精确的运动控制(威廉姆斯和赖利2000;爱立信et al ., 2018)。然而,执行工艺所需的物理技能并不足以使表演者精英。跨领域的精英共同因素之一是能够执行当面对强烈的情感,如恐惧(琼斯,情郎,与哈代1993;哈特菲尔德,希尔曼2001;木香et al ., 2009)。这种excel在有压力的情况下的能力变得越来越重要,因为表演者被认为是各自领域的专家,每个性能的影响变得更高。因此,准确测量压力耐受性可能产生深远影响的选择各种领域的精英,比如更好的描述的生物因素(先天与后天)和精英开发有针对性的培训。
而测试,测量各种物理能力是行之有效的,研究和验证的认知因素与精英性能仍在增长(2018年哈代、琼斯和古尔德;Scharfen Memmert 2019)。概念化的热的认知(阿贝尔森1963;1985年品牌),而不是“冷”认知处理认知功能在正常情况下(阿贝尔森1963;1985年品牌),一个人的能力与强烈的情感可以被看作是一个产品防御反应和情绪调节(国家研究委员会,2015年)。防御反应性是指一个人的情感和生理上的倾向对恐惧刺激或压力做出反应,它被认为是反映了amygdala-mediated防御动机系统(Fanselow 1994;勒杜1995)。情绪调节是指一个人的能力影响发生,强度,持续时间,和表达的情感”(2007年Campbell-Sills和巴洛),比如抵制诱惑或尽量不显示恐惧。在情绪调节的影响过程模型,首先一个情感相关的情况引起一个人的情绪状态(即。、防御反应),然后通知和评价情感(即。,情绪调节),导致响应(即。压力下的性能)(总值2014)。
几个自我报告问卷测量和相关构造有效的(例如,防御反应:克雷默et al ., 2012);情绪调节问卷:2003年总值和约翰;约翰和总值2004);反应库存:Koh et al ., 2001);库存压力耐受性:(乏味的et al ., 2012);心理韧性问卷48:(休厄尔克劳夫,厄尔,2002)。然而,由于“理想的答案”可以推导出由申请人,自我报告措施选择的背景下的一个固有缺陷的评估。因此,开发和验证目标措施的压力反应是基于生理学和神经科学,可靠地预测现实压力下的性能是一个重要的研究议程(国家研究委员会,2015年)。
心率和心率变异性(人力资源/ HRV)是生物标记物可以用来客观地评价pn和社交活动的变化自主神经系统(ANS) (谢弗和金斯堡2017)。人力资源/ HRV可以聚集方法(Castaldo et al ., 2015;h g。金正日et al ., 2018),用于检测反应包括生理的和心理的压力(哈默尔和斯特普托2007;罗森博格et al ., 2017;roese et al ., 2012;H.-G。金正日et al ., 2018)。HRV也被证明与参与的神经结构和安全威胁的评估(金缕梅,2012)。因此,HRV可以提供有价值的信息关于一个人的健康,ANS功能,应对压力的能力。目前的研究探讨了人力资源效用/ HRV措施精英军事人员中选择。
鉴于人力资源/ HRV和应激反应之间的联系,一些研究在操作环境中考察了人力资源/ HRV措施作为应激反应指标和预测性能的压力事件(摩根et al ., 2002;Jouanin et al ., 2004;摩根et al ., 2007;Stanfill 2012;Tornero-Aguilera et al ., 2017;j·F。Tornero-Aguilera、Robles-Perez Clemente-Suarez 2018)。这些研究大多数测量人力资源/ HRV之前紧张的事件。例如,摩根等人表明,个体的感知水平的“倦怠”显著增加交感语气,和顶级表演者在随后的精神和身体压力任务pre-stressful事件同情音调较高(摩根et al ., 2002)。另一项研究来自同一研究小组报道,现役军人(男性)参加高强度军事训练(生存学校在实验1中,3和战斗潜水员资格课程实验2)显示一个重要关系pre-stressful事件低迷走神经的语气(测量高频频谱(酒精含量。40 Hz)和/或呼吸性窦性心律不齐和优越性能。这些发现表明,迷走神经抑制高压力事件与之前增强性能,和增强的性能可能与情绪调节和认知功能(摩根et al ., 2007)。值得注意的是,在军事人员选择的背景下,Stanfill (Stanfill 2012)显示出地狱周之间的显著关系(定义事件在海豹突击队BUD / S培训)完成和所有的rr间隔的标准差(SDNN)。与预期相反,SDNN有正相关(r = 23)完成地狱周。
一些研究包括预处理和post-stressful事件人力资源/ HRV的措施。Jouanin等人发现,副交感神经活动增加管理员培训期间严格的身体和精神的压力模式后(Jouanin et al ., 2004)。在另一项研究中比较post-combat精英和非精英运营商之间的反应,显著增加低频(LF)域和显著降低高频(HF)域被发现在精英运营商在身体和精神的压力高(j . F。Tornero-Aguilera、Robles-Perez Clemente-Suarez 2018)。相结合,这些数据表明,i) HRV与应激反应有关,2)更高的基底压力事件之前同情的语气与更高的性能有关,和3)精英运营商往往表现出更大的压力事件后提高副交感(见图1示意图说明的一般模式)。
因此,使用post-stressful事件人力资源/ HRV措施的应激反应指标提供了一个独特的机会来衡量一个急性压力的反应。然而,很少有研究看着post-stressful事件之间的关系人力资源/ HRV措施和验证指标的压力反应。此外,大多数研究只看数量有限的时间和/或频率域生物标志物,限制的能力理解自主响应(Jouanin et al ., 2004;Stanfill 2012);(Jouanin et al ., 2004;摩根et al ., 2002;摩根et al ., 2007;Stanfill 2012;J F。Tornero-Aguilera、Robles-Perez Clemente-Suarez 2018))。为了解决这个差距,我们调查了一组全面的人力资源/ HRV措施之间的联系(20特性;看到表1),并验证措施精英级别的军事应激反应的表演者在为期一周的美国SOF选择课程。我们推测,大post-stressful事件副交感神经的语气会伴随着更高的倾向对压力做出反应(以建立调查问卷),更好的保持在压力下执行功能的能力,优越的承受力。鉴于同情的语气通常与副交感负相关,我们将观察之间的反向模式人力资源/ HRV指标反映交感神经和副交感神经的音调(即。、SNS和pn措施;见3.1节)。
2材料和方法
2.1参与者和研究设计
在最近的研究中,人力资源/ HRV数据收集与为期一周的美国军方SOF选择课程。三种类型的数据被用来评估的预测效用post-selection-week人力资源/ HRV措施:问卷调查、实验评价压力的宽容,宽容和选择评估数据的压力。静息状态的心电图(ECG)数据,我们推导出人力资源/ HRV措施,收集的身心具有挑战性的选择。38 SOF候选人选择课程包含在当前的研究中。八个参与者排除由于心电图数据不足。剩下的三十岁男性被包含在分析(M年龄= 24.5岁,M高度= 69.2英寸/ 175.8厘米,M重量= 179.7磅/ 81.5公斤,MBodyFatPercentage= 14.9%)。十一在SOF被选为单位,和19没有选择。
我们的研究团队收集生理和表型数据之前,期间和之后连续四个星期长SOF选择课程长达一年的时间。我们的评估包括评估使用新颖的个人和团队领导能力与团队合作拍摄的任务在一个虚拟现实模拟器。而分析用于修饰或说明这些措施目前论文的范围,我们包括压力反应对个人和团队的射击性能分析的全套的数据先天的(见2.2节在当前的研究中使用的措施),并分析了他们的关系与一周后选择人力资源/ HRV的措施。我们从SOF选择评估数据访问过程进行分析。所有数据的列表和人力资源/ HRV措施包括在当前研究报告在以下部分。监督军事机构审查委员会批准(IRB)开始之前获得了这项研究。知情同意是获得所有的参与者。IRB协议后无一例外在性能的研究。
2.2数据
2.2.1心率和心率变异性的特点
心电图数据采集与HRV特征提取。选择周结束后的第二天,心电图(ECG)和脑电图仪的(EEG)获得的数据采样率为300 Hz使用可穿戴传感DSI-24系统。一双心电图电极放置在上背部的每个参与者的心脏,和大约2英寸左右的脊柱。完成数据收集在一个大约1250 ft2房间的工棚被转化成一种测试室配备一个射击模拟器(sim射击的结果性能不是本文报道)。我们确保房间保持安静而心电图和脑电图数据收集。参与者在录音闭着眼睛坐着,房间里的灯关掉。参与者被要求放松,保持清醒,避免移动在一个3分钟的数据收集。咖啡因的摄入任何形式的(例如,咖啡,能量饮料,药片,等等)是不允许的。所有的参与者都遵循同样的协议,和心电图数据收集\ 8到11点之间)。原始数据被过滤在1.0 - -50.0赫兹。静息状态的心电图数据处理使用Kubios HRV溢价,3.5.0版本软件(Tarvainen、Niskanen Lipponen 2014),提取人力资源/ HRV特性(如前所述)(Koutnik et al ., 2020)。Kubios趋势平滑先验正规化的去除方法,自动工件校正,自动打校正应用。自动预处理后,心电图信号都是视觉检查和纠正噪音,软件错误,和工件(例如,漏掉一拍)。确定噪声和工件被移除之前的分析。此外,新兴领域的标准后,我们计算对数转换低频,高频,甚低频。
下面将描述变量用来评估心率变异性表1。
2.2.2与应激反应相关的有效的调查问卷
NEO神经质。NEO人格量表(π)是使用最广泛的性格测试(McCrae et al ., 2005)。这种人格特质与经历恐惧和焦虑在更高的频率和强度(汤普森2008),曾被用作测量压力的公差(·斯蒂芬斯et al ., 2013)。我们把分数之和个案访谈的神经质因素作为我们神经质测量(NEO N)。
2.2.2.1防御反应问卷
DRQ是一种混合组成的问卷提问几个行之有效的调查问卷(Emotionality-Activity-Sociability (EAS)气质调查:(2014年巴斯和罗伯特);恐惧的调查计划(FSS-III):(Arrindell Emmelkamp, 1984年1月);心理变态的人格量表:本宁et al ., 2003);感觉寻求量表:Zuckerman 1994);三维人格问卷:Cloninger 1987)相关性最高的惊吓反应突然的噪声,同时查看厌恶图片,其中一个最完善的措施对压力的反应(即。,厌恶惊吓势差现象:(Vaidyanathan、帕特里克和Bernat 2009)。由于心理分析涉及探索性和验证性因素分析,三个因素(社交、痛苦和刺激寻求)组成一个共同因子恐惧/无畏已确定(克雷默et al ., 2012)。列出的项目由克莱默等人在一篇最具代表性的次级因素(6项)和一般因子(12项)被用来计算每个因子的得分(DRQ将军,DRQ社交,DRQ痛苦,DRQ StimSeeking)。
2.2.2.2情绪调节问卷
ERQ是一个有效的问卷测量通过一般自适应控制自己情感的倾向认知重新评价和一般不适应的表达抑制(2003年总值和约翰;约翰和总值2004)。问题的问卷给两个分数对应的趋势分别进行重新评价和抑制(ERQ重新评价& ERQ抑制)。
2.2.3应力实验评价宽容
2.2.3.1应激改变语言流畅
语言流畅的任务是执行功能的建立测量(邵et al ., 2014)。在当前的研究中,参与者完成之前和之后两类四类压力感应。的前/中差异分数归一化(z分数)平均计算的指数应激执行功能的变化,和更高的分数表明更大的压力耐受性(Bhatia, Miyatsu Pirolli 2021)。我们使用了马斯特里赫特急性压力测试(桅杆)作为压力感应。桅杆是临床认证压力感应方法,结合物理、认知、和社会压力,可靠地抒发糖皮质激素应激反应以唾液阿尔法淀粉酶和皮质醇。具体地说,它涉及沉浸的手在冰水和执行具有挑战性的认知任务(例如,心算)在社会评价和负面的反馈(史密兹et al ., 2012)。
2.2.4选择评估数据
2.2.4.1体能测试
候选人在运行的部分物理性能测试。1.5或3英里运行时(取决于群组)转换为1 - 5的范围。心血管健康已经先前与HRV和情绪调节(市议员和奥尔森2014)。
2.2.4.2专家evaluation-ST
高级军官和海军人员的主观评价候选人的压力耐受性(ST)基于观察在选择课程和评价进行打分,分值范围为1 - 5(5表明更大的公差)。
2.2.4.3同行perception-ST
同行候选人的主观评价候选人的压力宽容(ST)基于同行评估结束时选择课程和评价进行打分,分值范围为1 - 5。
2.3统计方法
我们对人力资源的预测效用/ HRV措施通过比较这些变量对压力的公差评估收集之前,期间和之后(即选择一周。、问卷调查、实验评价压力的宽容,和选择评估数据如上所述)。首先,我们使用R包corrplot生成所有人力资源的相关矩阵/ HRV的措施。我们使用hclust (http://search.r-project.org/R/library/stats/html/hclust.html)与默认参数值来确定数据分层集群(Murtagh和勒让德2014)pn和SNS组。第二,我们生成的两个相关矩阵,一个用于pn人力资源/ HRV,另一个用于SNS人力资源/ HRV指标来评估抗压力能力皮尔逊积差相关的变量。这些问卷、实验评价压力的宽容,和选择的评估结果将在以下小节中描述。最后,我们探讨了不同人力资源/ HRV措施精英和非精英参与者通过考虑选择单独评估数据的基础上,选择状态(是否一个给定的参与者被选中作为一个军官在完成评估周)。
3的结果
3.1人力资源/ HRV指标之间的相关性
图2显示了分层次集群和颜色相关矩阵的20个综合人力资源/ HRV的措施。可以看到从变量之间的关联度,集群在左上角和右下角,这些结果表明清楚SNS(左上的)和pn(右下角)在人力资源集群/ HRV跨时间、频率和非线性人力资源/ HRV的措施。这些集团集群与先前的发现是一致的Tarvainen、Niskanen Lipponen 2014;谢弗和金斯堡2017;Minarini 2020;范教授et al ., 2021)。值得注意的是,虽然logVLF, DFA, SD措施不是通常特定于SNS或pn,我们聚集这些措施基于pn / SNS分组关系证明图2为所有后续的分析。这些数据表明intra-PNS / SNS测量聚合效度利用无偏集群分析20复合生物标志物的SOF选择课程。我们承认有一个讨论是否HRV直接措施SNS活动(谢弗和金斯堡2017)或副交感撤军的措施(谢弗和金斯堡2017;Hayano和玉达2019)。然而,我们选为参考集群变量作为SNS变量为便于理解。样本大小,皮尔森r,p值对应于人力资源/ HRV指标之间的相关性的报道补充表S1-S3。
图2。分层次集群相关矩阵中人力资源/ HRV的措施。颜色和大小的圆圈表示相关性的强度与蓝色阴影表示积极和红色色调表示负相关性。黑色方块在左上角和右下角显示分组基于相似性和不同的每个变量大致聚类到pn(右下角)和SNS(左上的)组。缩写:低频。高频、低频(LF)比高频(HF)乐队的权力;SD1。SD2,庞加莱垂直的标准差(SD1)比庞加莱并行标准偏差(SD2);DFAα1,短期去趋势波动分析;人力资源、心率; SI, Stress Index; DFAα2, long-term detrended fluctuation analysis; Max.Min HR, Heart Rate Range; VLF, Very-Low Frequency; RMSSD, Root Mean Square of Successive Differences; SDNN, Standard Deviation between R-R intervals; RR, R to R interval in ECG rhythm; pNN50, percentage of successive R-R intervals that deviate greater than 50 ms; NN50, number of R-R intervals that deviate greater than 50 ms.
3.2 pn措施之间的相关性和问卷调查
表2显示了pn人力资源/ HRV指标之间的相关性和所有non-HR / HRV变量包含在当前的研究(即。在语言流畅,调查问卷,应激改变,选择评估数据)。关于问卷变量,有一个可靠的pn措施之间的负相关关系和NEO人格的神经质方面库存。所有十二个pn变量与平均呈负相关r=−。39岁和7是重要的(最小不等式人力资源:r(26)=−点,p= .03点;总功率:r (26) =−.40,p= .04点;RMSSD:r(26)=−。45,p= .02点;SD1:r(26)=−。45,p= .02点;SDNN:r(26)=−.41点,p= .03点;pNN50:r(26)=−相关性较高,p= . 01;NN50:r(26)=−.40,p= .04点)。之间没有显著相关性pn措施和情绪调节问卷平均的相关性r=−。22with the reappraisal facet andr=−。07年的镇压方面。虽然没有明显相关性pn措施和社交能力和防御反应的刺激寻求方面问卷调查(平均水平r=−。14for sociability and .06 for stimulation seeking), there was a negative relationship between the PNS measures and the general facet as well as between the PNS measures and the distress facet. For the general facet, the average correlation wasr=−。27 with four of them showing significant or marginally significant relationship (Max-Min HR:r(27)=−.40,p= .03点;总功率:r(27)=−.37点,p= . 05;SDNN:r(27)=−32,p= .09点;SD2:r(27)=−.33,p=。08)。平均相关性是痛苦的方面r=−。48 with eleven of them showing significant relationship (Max-Min HR:r(27)=−.60,p<措施;logLF: r(27) =−算下来,p<措施;logVLF: r(27) =−报p= .007;总功率:r(27) =−点,p= 04;RMSSD:r(27)=−点,p= 04;SD1:r(27)=−点,p= 04;SDNN:r(27)=−.59,p= .002;SD2:r(27)=−.57,p=措施;logHF: r(27) =点,p= .02点;qNN50:r(27)= .40,p= .04点;NN50:r(27)=−.37点,p= . 05)。这些数据表明,高副交感神经活动后多日身心压力与通过建立压力测量问卷的敏感性较低。
3.3 SNS措施之间的相关性和问卷调查
表3显示了SNS人力资源/ HRV指标之间的相关性和所有non-HR / HRV变量包含在当前的研究中。没有一个SNS措施显著相关的神经质方面NEO人格量表。DFA a2是唯一的措施,ERQ的重新评价方面显著相关,r(24)=点,p= .02点,没有SNS措施与ERQ的抑制方面显著相关。博士关于问卷,两个SNS措施显著或轻微痛苦方面显著相关(最低人力资源:r (27) = 36,p= 0。06;压力指数:r(27)=点,p= . 01),低频/高频电源与刺激寻求方面稍微显著相关,r(27)=−.37点,p= . 05,SNS的措施与一般或社交方面显著相关。这些数据表明,高之后多日身心压力的交感神经活动与更大的敏感性通过建立压力测量问卷尽管这种联系并不如之间的关联副交感神经活动和调查问卷措施(3.2)。
3.4相关性pn / VF SNS措施和应激变化
有一个积极的关系pn措施在执行功能和抗压力。11的12 pn措施显示平均的正相关r= 29,其中三个重要意义或有限,尽管低样本大小(logLF: r(18) = .41点,p= . 07;总功率:r (18) = 38,p= 10;RR:r(18)=点,p= .02点)。SNS措施一般有一个负相关与压力宽容与平均执行功能r=−。29 and five of them showing significant or marginally significant correlation despite the small sample size (Max HR:r(18)=−相关性较高,p= .03点;意味着人力资源:r(18)=−.51,p= .02点;最低人力资源:r(18)=−54,p= . 01;压力指数:r(18)=−−.41点,p=。08;DFA a2:r(18)=−点,p= 0。06)。这些数据表明,高之后多日身心压力的副交感神经活动与更大的能力来维护执行功能在急性应激而高压力事件之后出现的交感神经活动与一个较小的维护执行功能在急性应激的能力。
3.5 pn / SNS措施之间的相关性,选择评估数据
没有pn措施显著相关身体健康也是在三个SNS措施显著或略微显著相关(低频/高频:r (26) = .33,p= .09点;SD1 / SD2: r(26) = .37点,p= . 05;DFA a1:r(26)= 38,p= . 05)。这些数据复制之前发现将心血管健康与HRV和应激反应(哈默尔和斯特普托2007)。
没有个人关系专家Evaluation-ST和人力资源/ HRV措施也没有同伴Perception-ST和人力资源/ HRV措施达到意义。探索人力资源之间的关系/ HRV措施和压力耐受性观察选择周期间,我们打破这些相关性是否一个给定的参与者被选中(黄线图3,4)或不选择(蓝线)在SOF单元的选择。Evaluation-ST专家和同行Perception-ST,有趣的是,一个一致的模式出现了。在这些选择中,pn措施(12块标记我t)积极与相关专家Evaluation-ST(平均水平r= .37点)和同行Perception-ST(平均水平r= 22),SNS措施(13块标记到h)与专家Evaluation-ST(平均负相关r=−低位)和对等Perception-ST(平均水平r=−.30)。在那些不选择,这种模式并没有出现(pn:平均水平r=−。002专家Evaluation-ST &平均水平r=−。13 for Peer Perception-ST; SNS: averager= .19专家Evaluation-ST &平均水平r=−。同行Perception-ST 01)。这表明post-stressful事件pn活动选择候选人与精英性能和抗压力。这也表明生物的不同自动地精英如何应对压力的刺激。
图3。专家Evaluation-ST和HRV指标之间的相关性,选择状态。选择状态(0),所示红色圆形的数据点,表明非选择性参与者,和选择状态的绿色三角形数据点所示,表明选择参与者。缩写:圣,强调宽容;HRV,心率变异性。面板说明(一)低频。高频、低频(LF)比高频(HF)乐队的权力;(B)SD1。SD2,庞加莱垂直的标准差(SD1)比庞加莱并行标准偏差(SD2);(C)DFAα1,短期去趋势波动分析;(D)最大心率;(E)意味着心率;(F)最低心率;(G)是的,压力指数;(H)DFAα2,长期去趋势波动分析;(我)Max。最小的人力资源、心率范围;(J)logLF,低频的自然对数;(K)甚低频logVLF,自然对数;(左)总功率;(M)RMSSD均方根连续差异;(N)SD1;(O)SDNN标准差之间的rr间隔;(P)SD2;(问)意味着RR, R, R间隔心电图节奏;(右)logHF,高频的自然对数;(年代)pNN50连续的rr比例间隔,偏离大于50毫秒;(T)NN50,偏离的rr间隔数量大于50微秒。
图4。同行Perception-ST和HRV指标之间的相关性,选择状态。选择状态(0),所示红色圆形的数据点,表明非选择性参与者,和选择状态的绿色三角形数据点所示,表明选择参与者。缩写:圣,强调宽容;HRV,心率变异性。面板说明(一)低频。高频、低频(LF)比高频(HF)乐队的权力;(B)SD1。SD2,庞加莱垂直的标准差(SD1)比庞加莱并行标准偏差(SD2);(C)DFAα1,短期去趋势波动分析;(D)最大心率;(E)意味着心率;(F)最低心率;(G)是的,压力指数;(H)DFAα2,长期去趋势波动分析;(我)Max。最小的人力资源、心率范围;(J)logLF,低频的自然对数;(K)甚低频logVLF,自然对数;(左)总功率;(M)RMSSD均方根连续差异;(N)SD1;(O)SDNN标准差之间的rr间隔;(P)SD2;(问)意味着RR, R, R间隔心电图节奏;(右)logHF,高频的自然对数;(年代)pNN50连续的rr比例间隔,偏离大于50毫秒;(T)NN50,偏离的rr间隔数量大于50微秒。
4讨论
4.1总结的结果
在目前的研究中,我们评估的预测效用post-stressful事件人力资源/ HRV措施SOF的上下文中选择课程。具体来说,我们调查了一组全面的人力资源/ HRV措施之间的关系与压力有关的问卷建立宽容,实验压力耐受性评价认知功能,生态有效选择评估数据。
我们找到了一个可靠的神经质方面之间的负相关关系NEO人格量表和pn的措施。这一发现表明,神经质的经验较低的人更大的副交感神经激活压力事件后可能因为更大的能力从大的压力从事件中恢复过来。以前,我们的团队表明,那些“心理不适合”不恢复(副交感反弹)有效压力事件后(P。Koutnik et al ., 2014),这表明精英军人心理健康可能升高导致副交感神经后反弹压力。这一发现是一个重要的文学描述的动态特性精英自主州(Ode et al ., 2010)。而表现出更大的精英SNS激活压力事件之前,建议他们招募唤醒的能力(摩根et al ., 2002),我们的研究结果表明,他们也显示提高pn激活后紧张的事件。一般来说,没有人力资源/ HRV指标之间的相关性,ERQ (DFA a2-ERQ-suppression除外)。缺乏关系可能表明倾向于使用特定类型的认知情绪调节策略(重新评价和抑制)更相关的应力在压力事件的直接经验,但不因此post-stressful事件自主状态。
虽然没有明显的人力资源/ HRV指标之间的相关性和社交能力,寻求刺激方面的问卷,博士有一个消极的pn措施和普通和痛苦之间的关系方面。此外,少量的SNS措施与痛苦方面呈正相关,与寻求刺激方面负相关。这些结果符合前面的整合结果将HRV与参与的神经结构和安全威胁的评估(金缕梅,2012)作为防御性反应问卷测量amygdala-mediated防御系统的功能。这些结果也与我们先前的研究证明个体倾向于较高的痛苦也可能经验神经异常,以应对压力事件(Koutnik et al ., 2014)。
至关重要的是,pn和SNS措施显著预测应力公差执行能力评估的完善的语言流畅任务之前和之后的一个临床认证压力感应,结合物理、认知和社会压力(史密兹et al ., 2012)。这一发现表明人力资源/ HRV措施的效用在预测急性认知由于应力的变化。
我们没有观察到显著关系人力资源/ HRV措施和专家和同行的候选人的抗压能力,选择一周。重要的是要注意,这些措施在本质上是主观的,可能将更广泛的看法一个给定的候选人(举例来说,他是多么可爱的/专业/努力)。事实上,不同的品质之间的相关性(例如,抗压力,专业精神,展示了努力,团队合作)相同的选择评估专家评估数据通常是高(r>。6)。此外,这些措施的压力公差包括物理性能压力的观察,与应激改变执行功能(VF-ST)是一个纯粹的认知能力的措施。这种差异可能有助于解释为什么人力资源/ HRV指标之间的相关性和VF-ST高于人力资源/ HRV和选择之间的相关性评估压力公差数据。有趣的是,有一个不同的模式选择之间的相关性和非选择性在我们的样例。具体来说,在精英(即。,participants who were selected), PNS measures correlated positively and the SNS measures correlated negatively with expert and peer evaluation of stress tolerance. This pattern did not emerge among non-elite candidates (i.e., those who weren't selected). Although these findings should be considered with caution due to a small sample size (selected: N = 11; non-selected: N = 19), the pattern of response within elite versus non-elite personnel across multiple metrics of stress, suggests that elite personnel might be biologically different from non-elites in how they respond to stress. This is further supported by prior literature suggesting potential inherent biological differences contributing to performance differences (D. S.金,惠勒,2022年和阿什利)。
4.2前/后压力事件人力资源/ HRV措施和人力资源/ HRV动力学
按照介绍,过去的研究调查预测人力资源工具/ HRV措施收集人力资源/ HRV压力事件和之前的数据显示不同的结果的预测效用。具体地说,一项研究相关的低(即迷走神经的基调。、低高频功率)和性能优越(摩根et al ., 2007),而另一个相关的(即高迷走神经的基调。、高SDNN)和性能优越(Stanfill 2012)。这种差异可能反映了不同措施用来推断(即自主状态。,HF power vs. SDNN), but given the high correlation between these two HRV measures observed in the current study and elsewhere (Otzenberger et al ., 1998)这是不太可能的。这是可能的歧义与人力资源/ HRV数据收集的时间。在摩根等人的研究中,人力资源/ HRV数据收集前几天的压力事件现场紧张的事件发生。Stanfill的研究,人力资源/ HRV措施收集2个月前的压力事件,以避免“预期焦虑。“鉴于ANS的对一个人的精神状态和越来越多的证据支持HRV的动态特性(Ode et al ., 2010),研究人员仔细考虑人力资源/ HRV的时机和设置数据收集。
我们的研究结果表明,人力资源/ HRV数据post-stressful事件提供客观的非侵入性的方法来衡量经济复苏和觉醒状态直接对压力事件的反应。然而,post-stressful事件人力资源/ HRV措施也有固有的问题。例如,post-stressful事件人力资源/ HRV数据常常不能收集到的候选人没有完成。虽然我们没有收集较人力资源/ HRV数据由于物流的限制,在未来的分析中,我们计划将持续监控人力资源/ HRV措施更好地理解俺们准备和反应动力学与事件。未来的研究来研究人力资源/ HRV措施和性能之间的关系在精神和体力活动可能会受益于类似的方法。
4.3压力事件后静息状态的人力资源/ HRV压力公差评估工具
当前的研究扩展先前的研究,证明的承诺post-stressful事件人力资源/ HRV措施作为一种工具来评估压力宽容。post-stressful事件人力资源/ HRV措施一般都有很强的相关性的神经质方面NEO人格量表以及一般的痛苦方面防御反应问卷。心理测验学而言,人力资源/ HRV措施有很好的同时效度建立了仪器测量压力宽容。人力资源/ HRV措施也相关可靠的认知弹性压力的严格测试,执行功能的实验评价测量之前和之后使用有效的语言流畅任务管理良好的压力感应。至关重要的是,从操作的角度来看,人力资源/ HRV措施可以廉价地,被动地收集使用可穿戴设备不需要冗长的调查问卷或复杂的实验过程。因此,进一步的研究探索post-stressful-event人力资源/ HRV的效用是必要的。
4.4限制
的主要局限性研究小样本大小,倾斜的性别分布,和短期(3分钟)心电图数据采集窗口。考虑到小样本大小源于高度应用和专业性质的研究中,我们无法调整为多个相关分析比较。因此,它是可能的,我们的一些积极的结果(即包括1型错误。假阳性)。然而,一般观察,相对清晰的SNS和pn组出现,分组内的变量显示类似的趋势,和变量分组显示相反的趋势缓和了担心有很多1型错误在我们的分析。我们所有的参与者是男性。这样,结果能否推广女性精英表演者是不确定的。域的精英运动员,它已经表明,男性和女性运动员HRV不同(露出et al ., 2007)和压力反应(王2017年;Patocs et al ., 2016)。未来的研究将受益于考虑性别作为一个变量的兴趣研究HRV和压力反应精英军事人员。最后,物流的局限性源于我们的研究需要的高度应用,专业性质短(3分钟)心电图记录窗口。而更长的心电图记录(如5分钟)是理想,从短记录中提取可靠的HRV指标可以体现在一个受人尊敬的评论(谢弗和金斯堡2017)以及我们团队之前的工作(Koutnik et al ., 2014;Koutnik et al ., 2020)。
数据可用性声明
匿名原始数据支持了本文的结论将由作者提供正式请求,没有过度的预订。
道德声明
涉及人类受试者的研究回顾和批准的IRB空军研究实验室。患者/参与者提供了他们的书面知情同意参与这项研究。
作者的贡献
PP、结核病和TM的设计研究与项目团队成员不列为作者。BS领导人力资源和HRV的预处理和分析数据以及手稿准备。TM的数据采集、预处理和分析报告的其余的数据。正义与发展党是数据收集团队的一部分,导致了人力资源和HRV分析以及手稿准备。TM和BS同样对本文亦有贡献。所有作者的文章中,审查、修改,和最后的手稿草案批准其准确性和完整性的手稿,并批准提交的版本。
资金
这项工作是由美国国防部高级研究计划局/ AFRL合同fa8650 - 19 - c - 7944在DARPA测量生物能力(MBA)计划。
确认
作者感谢马卡Bamman,艺术雀,亚历克斯·奥利弗·柯蒂斯Gruters,伊恩·佩雷拉,迈克·麦卡洛Kody科尔曼,谢尔比格林,凡妮莎·奥维耶多,和无与伦比的团队的其他成员为他们的援助与数据收集,和那些评论家的反馈。本文档是DARPA批准公开发布,无限的分布。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
作者免责声明
所有的事实陈述,这里包含意见或结论的作者和不应被解释为代表的官方观点或政策DARPA, AFRL或美国政府。
补充材料
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关键词:心率variabiity (HRV),评估,强调宽容,个人diffenrences,精英的性能
引用:Miyatsu T,史密斯BM, Koutnik美联社,Pirolli P和布罗德里克TJ(2023)静息状态的压力事件后心率变异性作为测量压力之间的宽容的优秀精英。前面。杂志。13:1070285。doi: 10.3389 / fphys.2022.1070285
收到:2022年10月14日;接受:2022年12月12日;
发表:2023年1月04。
编辑:
Hanns-Christian Gunga德国,柏林,夏洛蒂版权©2023 Miyatsu,史密斯,Koutnik Pirolli和布罗德里克。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
*通信:Toshiya Miyatsu,tmiyatsu@ihmc.org
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