2020東京奧運，首次將射箭選手在放箭之前的平均心跳，顯示在螢光幕的左下方，讓遠端的觀眾也能感受現場緊張的氣氛。…
照片來源: 國際射箭總會
文章作者: 蔡麗雲博士
不少研究發現，有經驗的射箭選手相較於新手，擁有更高的副交感神經活性。這個現象被認為，能讓射箭選手在執行比賽前幾秒鐘快速降低心跳，提高射箭準確度 [1-5]。今天我們要來介紹一種能提升副交感神經活性的訓練叫「心率變異生理回饋」，它是一種透過儀器來學習呼吸技巧的訓練方法，除了能幫助我們提升副交感神經活性以外，還能改善壓力症候群、舒緩緊張情緒、改善失眠。目前也被廣泛應用在協助運動選手降低比賽競爭壓力[6]。
什麼是心率變異生理回饋訓練?
心率變異生理回饋 (Heart rate variability biofeedback，HRV BF) 訓練是一項在1980年代末和1990年代初開發的技術 [7]，為一種心理生理訓練技術，藉由緩慢而規律的腹式呼吸，逐漸讓呼吸速率達到大約每分鐘6次 ，可調控自律神經活性，提升心率變異，進而達到調控情緒與放鬆的效果。心率變異生理回饋的訓練方式大致包含: 尋找共振呼吸頻率 (resonance frequency breathing)、學習腹式與噘嘴呼吸、讓呼吸心跳達到共振狀態。
為何呼吸頻率達到大約每分鐘6次，就會引起呼吸、心跳、血壓共振?
目前提出的模型認為是因為: 人類的延腦、心跳控制系統、血壓控制系統、感壓接受器之間的訊息傳遞是一個封閉的迴路，這個封閉迴路的訊息傳遞一圈大約是10秒左右，所以當呼吸週期接近10秒，便會引起這四個系統進行共振。這種放慢呼吸，造成共振的現象，有一個學術名詞，稱為: 呼吸竇性心律不整，簡稱RSA (respiratory sinus arrhythmia，RSA)。
大多數健康成人，呼吸速率降到大約每分鐘六次呼吸（即0.1 Hz），可以達到最大共振，即RSA最大化。這個讓RSA最大化的呼吸頻率稱為共振頻率 ，Resonance frequency [8]。最大化RSA可以提高肺泡的氣體交換 [9]，同時，每次的呼吸週期也刺激血壓波動，血壓波動與呼吸呈現相反相位；心跳與呼吸呈現同相位，因此，心率變異生理回饋訓練，又稱心肺同步呼吸訓練 (cardiorespiratory synchronization training, CRST) [10]。
此外，也有學者提出以下兩種模型 (1) 多重迷走神經理論 (Polyvagal theory)，這是Stephen Porges博士根據達爾文的演化理論所提出的 [11]，自律神經系統的演化決定了人類情緒表達形式、社會交流和行為狀態。 (2) 神經內臟整合模型 (the neurovisceral integration model) ，由 Thayer與Lane在2000年提出，為多重迷走神經理論的延伸，是描述一個中央自主神經網路 (a central autonomic network，CAN) 的功能 。HRV BF增加迷走神經的活性，迷走神經與前扣帶皮層 (anterior cingulate cortex，ACC) 相連，而前扣帶皮層與許多動作協調有關 [12]。此外，CAN的輸入和輸出都直接參與認知、情緒處理等較高層次的中樞活動 [13]。
心率變異生理回饋訓練已經被廣泛的應用到臨床，例如高血壓、創傷後壓力症候群、焦慮症 [14]、改善冠狀動脈心臟病患者的表達敵意與壓抑敵意[15]、鬱症患者的憂鬱情緒與睡眠品質[16]、海洛因使用者的憂鬱情緒[17]。在運動員的應用上，心率變異生理回饋訓練能增強心理生理變量，進而提高運動員的表現。在高強度比賽或是運動之後，使用心率變異生理回饋訓練來減少恢復期所需的時間，為下一輪比賽提供更好的身心狀態[18]。
簡易型心率變異生理回饋裝置
心率變異生理回饋訓練的成效，需要一段時間不間斷的練習，因此居家練習很重要[19]，傳統的裝置因為昂貴、設備占空間、與操作耗時，導致個案很難在家使用。如今智慧型手機普及，使得在家練習變得很容易。另外，專業人員也能夠使用簡易型來提高成本效益、測量的簡便性，進而增加應用場域。
簡易型心率變異生理回饋裝置，常見的測量方式為光體積掃描圖 (photoplethysmography，PPG) 。PPG是使用脈搏換算心跳的時間間隔 (Interbeat interval, IBI) [20]。目前市面上每一款裝置的使用介面有些許不同，但是原理都是藉由IBI數據的取得，再經過數學計算、快速傅立葉轉換，最終以心率變異的參數例如低頻 (Low frequency，LF，反映感壓接受器活性[21]) 、心率曲線 (將RSA最大化) 作為回饋。
例如已經停產的StressEraser (美國) 即是藉由心率曲線的振幅閾值設定 (類似舒壓儀的難度設定)，使用者吸氣讓心率往上，接著吐氣直到心率曲線再次開始升高，如果心率曲線的波峰有達到閾值，則裝置會給予使用者點數回饋 [22]。目前 InnerBalance (HearMath公司，美國)、eVu TPS Package (ThoughtTech，加拿大) 以及 eureka舒壓儀 (明遠生活科技，台灣) 則都是與智慧型手機結合，除了提供LF%、心率曲線以外，還有同步指數、彩色蜂蜜罐等等卡通圖案使得回饋的方式變得多元且豐富。
參考文獻
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