文章信息
文献标题：Time-frequency analysis of heart rate variability during immediate recovery from low and high intensity exercise
期刊名称： European Journal of Applied Physiology
所属级别： 中科院分区：3区（Q3）
影响因子： 3.055
发表时间： 2007
作者机构： Department of Biology of Physical Activity, University of Jyväskylä, P.O. Box 35 (LL), 0014 Jyväskylä, Finland
作者姓名：Kaisu Martinmaki, Heikki Rusko
内容提要
主要内容：本研究的目的是利用短时傅里叶变换(STFT)评估运动后的自主HR控制，并比较低强度[LI, 最大功率的29(6)% ]和高强度 [HI, 最大功率的61(6)% ] 自行车运动对HRV恢复动力学的影响。
实验方法：
技术指标：
创新之处：
知识概念：
HRV频率成分高频部分（休息时0.15–0.40 Hz，运动时0.15–
1.0 Hz ）反映了心脏的迷走神经作用，低频部分（0.04–0.40 Hz）反应了迷走神经和交感神经的共同作用(Akselrod et al. 1985; Martinmäki et al. 2006a).。
方法介绍
在参与实验的受试者中，26位（13名男性，13名女性）的数据有效。受试者分别进行低强度（29%）训练和高强度（61%）训练。两次测试时间至少相隔2天，在训练当天的同一时刻进行。分别在静坐5分钟、运动10分钟结束、恢复的第2、5、10分钟内采集血液样本。实验中同步测量ECG和呼吸。
提前测量每个受试者的最大有氧能力，以耗氧量(VO2)、呼吸交换率超过1.10、HR和BLa接近年龄预测最大值作为获得最大功率和最大VO2max的标准(Taylor et al. 1955)。测量时至少满足其中的两个标准，在最后一分钟，最大移动30秒的平均值被认为是VO 2max。
预处理ECG信号，5HZ重采样，使用数字FIR带通滤波器保留0.04-1.0Hz的信号
结果讨论
HRV在运动过程中下降，运动结束后，HRV在恢复的几分钟内迅速增加。HI后HRV的恢复较LI后缓慢且不完整。
恢复期间的HR动态如图3顶部面板所示。每分钟的HR值在LI后的前2分钟和HI后的第7分钟明显下降，之后趋于稳定。在LI后的1分钟和HI后的3分钟内，LFP有明显的增加。LI后，HFPln在第一分钟内显著升高，在第2、3分钟后略有下降，此后趋于稳定。HI后，在恢复的2分钟内观察到HFPln显著升高。
运动强度、恢复时间及其交互作用对各呼吸参数的逐分钟恢复动力学均有显著影响(P <0.001)。LI后，RF和VO2通过恢复第4分钟下降(P<0.05-0.001)， Vt通过恢复第5分钟下降(P< 0.001)。HI、RF和VO在恢复7分钟后下降(P<0.05-0.001)， Vt在恢复6分钟后下降(P<0.001)。在10分钟恢复期间，除了HI之后的RF，所有呼吸参数均达到运动前基线值。
血乳酸在HI和LI之间没有明显差异。无论在运动结束时或恢复期间，BLa均未超过运动前水平。训练结束（10分钟）和恢复结束（10分钟）后，HI的血乳酸都比HI高。
该文发现，在LI之后的第一分钟恢复期间和HI之后的第二分钟恢复期间，HFP迅速增加，同时HR下降。这一发现表明，在运动后立即快速的迷走神经重新激活，证实了之前用不同方法获得的HR恢复数据。
基于HR动力学的研究表明，在恢复的第一分钟，迷走神经系统在降低HR方面起着重要作用，与运动强度无关(Imai等，1994;Perini等，1989)。这一建议也得到了基于HRV的强有力的迷走神经活动测量研究的支持伯杰2006年;哈特菲尔德，1998年）。Hatield等人（1998年）发现了一个在最大动力训练结束后2分钟内，RSA(基于呼吸窦性心律失常的迷走神经指数)增加，但不是从2分钟到3分钟这个时间内。Goldberger等人(2006)计算了MSSD (R-R区间连续差值的均方根)和一个新指数，定义了连续短尺度段(即15-60秒)在最大运动后的均方根残差。运动后MSSD和RMS迅速增加，与副交感神经内质网呈正相关。
在该研究中，LFP在立即恢复期间与HFP平行增加。LFP在LI后的第一恢复分钟内升高，HFP也升高。HI后，LFP在第三个恢复分钟内增加，比HFP多1分钟。由于低频振荡的交感迷走混合作用，LFP的解释要比HFP复杂得多(Akselrod等)。1985)。
在该研究中，观察到尽管HRV稳定，HR在LI后第二恢复分钟和HI后第七恢复分钟仍持续下降。HI后HR持续恢复的一个可能解释是交感神经活动的缓慢逐渐减少。实验中没有测量交感神经活动，但目前的乳酸数据在运动期间和运动后证实，HI诱导了交感神经系统的激活。
我们进一步发现，在恢复期结束后的LI。运动前基线的LFP和HFP相似，运动后LFP高于运动前基线，HFP低于运动前基线。这一发现与之前Perini等人(1990)在21岁锻炼后获得的数据一致。最大摄氧量分别为49和70%。他们发现，与休息相比，在低强度运动期间或之后，他们的相对能量组成没有什么不同。在中强度和高强度运动后，他们发现与运动前相比，LFP %更高，HFP %更低。
总结评论
提出了STFT推导的HRV动态在10分钟恢复期间后，两个固定的运动强度，大约30和60%的最大功率，想要诱导两种明显不同的迷走神经消退和交感神经激活的组合。根据文献，在较低强度水平下，心脏对运动的调节主要是由于副交感神经的戒断。在较高强度水平下，副交感神经作用可忽略不计，交感神经激活显著增加，但血乳酸仍不累积(罗尔)1986)。
用STFT法在停止运动后的HRV进行计算，发现运动强度有很大的相关性。LFPln和HFPln分别在LI后恢复的第一分钟和HI后几分钟内迅速升高。此外,在整个恢复期，LI后LFP ln和HFPln均高于HI。提示运动结束后迷走神经快速恢复，运动后自主HR控制恢复较慢
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