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Herzfrequenzvariabilität

Gesundheitsförderung, Trainingssteuerung, Stressbewältigung

von Prof. Dr. Kuno Hottenrott

Die Herzfrequenzvariabilität (HRV) rückt seit einigen Jahren zunehmend ins Blickfeld von Sportwissenschaftlern, Psychologen und Biomedizinern. Vor allem neuere Mess- und Analyseverfahren ermöglichen es, die HRV-Analyse auch auf
angewandte Fragestellungen aus den Bereichen Gesundheitsförderung, Belastungssteuerung und Stressbewältigung auszudehnen.

Die HRV kennzeichnet die kurz-, mittel- und langfristigen Schwankungen der Herzperiodendauer und gilt als Marker der Funktionalität kardiovaskulärer Regelkreise und der Adaptabilität des autonomen Nervensystems (ANS).

Wirkungen von moderaten Ausdauerbelastungen auf die HRV

Kurz- und mittelfristige Interventionen (drei Wochen bis ein Jahr) belegen, dass moderate aerobe Trainingsbelastungen unabhängig vom Alter zu einer signifikanten Erhöhung der Gesamtvariabilität und einer Zunahme der efferenten Vagusaktivität in Ruhe führen, die mit einer Ruhebradykardie einhergehen. Zur Sicherung eines positiven Effekts auf das HRV-Spektrum sind vor allem die Belastungsnormative (Dauer, Intensität, Häufigkeit, Dichte, Umfang) auf die aktuelle Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit des Trainierenden anzupassen und das Training nach trainingswissenschaftlichen Prinzipien durchzuführen. Gezeigt werden konnte, dass einmalige
Extrembelastungen bei hinreichender Regenerationszeit nicht zwangsläufig eine Einschränkung der HRV induzieren,
jedoch wirken chronisch wiederholte Höchstbelastungen in Training und Wettkampf HRV-reduzierend und können zu langfristigen autonomen Funktionseinschränkungen führen, die mit einem Übertrainingszustand assoziiert sind.

Individualisierung der Belastungssteuerung mittels HRV-Kenngrößen

In der Steuerung eines leistungs-, fitnessund gesundheitsorientierten Trainings nimmt die HRV zunehmend einen festen Platz ein. Für den trainingspraktischen Einsatz verdeutlicht eine Vielzahl von Einzelfall- und Kleingruppenstudien aus dem Breiten- und Leistungssport, dass ein individuelles Belastungsmonitoring im Trainingsprozess über Parameter der HRV möglich ist und die Leistungsentwicklung wirksam unterstützen kann. Dieses Potenzial der HRV als Belastungssteuerungsgröße wird auch durch Studien aus dem Pferdesport gestützt, die einen bedeutsamen Zusammenhang zwischen Belastungsintensität und HRV-Parametern während der Belastung und im Trainingsprozess feststellten. Jüngst konnten prospektiv randomisiert-kontrollierte Trainingsstudien dieses Potenzial bestätigen, die von einer finnischen Arbeitsgruppe durchgeführt wurden. Dabei konnte in einer ersten Trainingsstudie aus dem Jahr 2007 gezeigt werden, dass die individuelle, logarithmierte HF-Leistung (HF: high frequency) als Kenngröße der efferenten Vagusaktivität eine geeignete Steuerungsgröße zur Optimierung der täglichen Trainingsbelastung ist. Die Radsportgruppe, die das Trainingsprogramm entsprechend den Fluktuationen des speziellen HRV-Parameters individuell anpasste, konnte einen höheren trainingsbedingten Leistungszuwachs erreichen als die Radsportgruppe, die nach der Standardplanung ihr Trainingsprogramm absolvierte. In einer folgenden Studie aus dem Jahre 2009 konnte dieselbe Arbeitsgruppe die Ergebnisse der ersten Studie auch für den ebenfalls vagusassoziierten SD1-Parameter bestätigen bzw. aufzeigen, dass eine effizientere Trainingsgestaltung damit möglich ist. Der SD1-Parameter wird u.a. auch für die Berechnung der OwnZone (bei Polar- HF-Messgeräten) genutzt. Die Belastungssteuerung nach der OwnZone-Methode gewinnt mit diesen Studien weitere wissenschaftliche Fundierung. Zur Individualisierung der Trainingsbelastung werden zunehmend HRVApplikationen von der Industrie entwickelt und dem Sportler zur Verfügung gestellt.

Abschätzung der aeroben Fitness mittels HRV

Auf der Basis von verschiedenen HRVParametern wurden mittels Algorithmen aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz Verfahren zur Abschätzung der aeroben Kapazität (VO2max) entwickelt und in kommerzielle Mess- und Analysesysteme integriert. Dabei wird versucht, den nicht linearen Interaktionen der verschiedenen, an der HRV-Regulation beteiligten Subsystemen durch eine nicht lineare Modellierung mithilfe von selbstorganisierten Merkmalskarten (SOM) Rechnung zu tragen. Diese Systeme werden seit einigen Jahren im Fitness-, Gesundheits- und Leistungssport eingesetzt und zunehmend auf ihre Validität und trainingspraktische Bedeutsamkeit für verschiedene Einsatzbereiche untersucht. Allerdings ist der Zusammenhang zwischen aerober Leistungsfähigkeit und vagaler Modulation bis dato nur unvollständig aufgeklärt.

Stressanalyse und Stressbewältigung über HRV-Biofeedback-Methoden

Ein sehr großes HRV-Anwendungsfeld entwickelt sich derzeit im Bereich des systematischen Biofeedbacks. Die HRV Biofeedback- Methode findet nicht nur in der psychosomatischen Behandlung von Stress, Depression und Angst Einsatz, sondern zunehmend auch im betrieblichen Gesundheitsmanagement und im Sport, wo die innere Balance zwischen den gestellten Anforderungen und den eigenen Fähigkeiten der Bewältigung gefährdet scheint. Mit gezieltem HRV-gestützen kardiorespiratorischen Biofeedback scheint es möglich zu sein, Nervosität und Anspannung zu reduzieren und im entscheidenden Augenblick konzentriert und fokussiert zu sein.

Fazit

Trotz enormer Fortschritte in den sportbezogenen Anwendungsfeldern innerhalb der letzten 5 Jahre fehlen immer noch Referenzgrößen und Standardisierungsvorgaben für Sportler, sodass vor allem methodische Probleme die Interpretierbarkeit und Vergleichbarkeit von Studienergebnissen und Trainingswirkungsanalysen bis dato erschweren. Es wird prognostiziert, dass die Herzfrequenzvariabilität weitere Anwendungsfelder erschließen und insgesamt an Relevanz in Forschung und Praxis gewinnen wird.

Literatur beim Autor

kuno.hottenrott@sport.uni-halle.de