Die Herzfrequenzvariabilität (HRV) bietet einen einzigartigen Einblick in emotionale Reaktionen. Erfahren Sie mehr über ihre Bedeutung in der Forschung, ihre wichtigsten Konzepte und darüber, wie die HRV Emotionen mit physiologischen Veränderungen verknüpft.
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Die Herzfrequenzvariabilität (HRV) beschreibt, wie stark die Herzfrequenz einer Person schwankt. Es ist klar, dass unsere Herzfrequenz beim Laufen oder bei anderen körperlichen Aktivitäten im Vergleich zur Ruhephase ansteigt, aber auch die Zeit zwischen den einzelnen Herzschlägen kann variieren.
Diese Schwankung bedeutet, dass unser Herz nicht einfach wie ein Metronom schlägt, sondern sich je nach Faktoren wie unserer Physiologie und unserem Umfeld ganz leicht anpasst.
Da unser Herz eng mit unseren Emotionen verbunden ist (und das nicht nur im übertragenen Sinne), spiegelt diese Schwankung nicht nur unseren physiologischen Zustand wider, sondern auch den Grad der emotionalen Erregung, den wir gerade erleben.
Im Folgenden werden wir die Hintergründe dieses Phänomens beleuchten, die Forschungsergebnisse vorstellen, die die Wirksamkeit dieser Methode beim Verständnis emotionaler Reaktionen belegen, und erläutern, wie diese Messmethode eingesetzt werden kann – und wo ihre Grenzen liegen.
Wie funktioniert die Herzfrequenzvariabilität?
Der menschliche Körper wird sowohl vom zentralen als auch vom peripheren Nervensystem gesteuert. Das zentrale Nervensystem besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark, während das periphere Nervensystem aus allen anderen Nerven im Körper besteht, die sich nicht im Gehirn oder Rückenmark befinden.
Obwohl diese Regionen voneinander getrennt sind, stehen sie in enger Wechselwirkung zueinander. Wie Buchanan und Tranel feststellen [1]:
Dass das Gehirn und das periphere Nervensystem miteinander interagieren, ist für niemanden eine Überraschung, der schon einmal vor Publikum ins Schwitzen geraten ist, während er versuchte, sich an den Text eines Theaterstücks zu erinnern, den er bis vor kurzem noch sicher im Kopf hatte.
Das zentrale Nervensystem ist für das Gedächtnis zuständig (das Abrufen der Textzeilen aus dem Stück), während das periphere Nervensystem die physiologische Reaktion auslöst (die schwitzenden Hände). Beide Systeme werden durch den emotionalen Stress der Situation (vor Publikum zu stehen) beeinflusst, und die Reaktionen jedes einzelnen Systems verstärken – zum Leidwesen des Schauspielers – den emotionalen Stress dieser Erfahrung.
Darüber hinaus lässt sich das periphere Nervensystem funktional weiter unterteilen in das autonome Nervensystem – den Teil des peripheren Nervensystems, der unsere inneren Organe, wie beispielsweise das Herz, steuert – und das somatische Nervensystem, das für die Körperkontrolle und die Muskelbewegungen zuständig ist.
Geht man noch tiefer ins Detail, so besteht das autonome Nervensystem aus dem sympathischen Nervensystem (SNS) und dem parasympathischen Nervensystem (PNS). Das SNS wirkt physiologisch anregend – es steigert die physiologische Erregung, wenn es aktiv ist. Das PNS wirkt genau umgekehrt und hemmt die physiologische Erregung, wenn es aktiv ist.
Wenn wir gestresst sind (sei es durch einen emotionalen oder physiologischen Stressor), wird das sympathische Nervensystem stärker aktiviert und das parasympathische Nervensystem gehemmt, was eine Reihe von physiologischen Veränderungen hervorruft, von den bereits erwähnten schwitzenden Händen bis hin zu einer erhöhten Herzfrequenz.
Ruhe bewirkt das Gegenteil – das parasympathische Nervensystem wird aktiver, das sympathische Nervensystem hingegen weniger, was zu einer Verlangsamung der Herzfrequenz führt.
Das Zusammenspiel dieser beiden Systeme, des SNS und des PNS, spiegelt somit die Aktivität des autonomen Nervensystems wider, das Teil des peripheren Nervensystems ist und mit dem zentralen Nervensystem zusammenwirkt. Puh. Das ist eine ganze Menge Information.
Lesen Sie dazu: Eine Einführung in das sympathische und parasympathische Nervensystem
Ein vollkommen flexibles autonomes Nervensystem ermöglicht die „schnelle Modulation physiologischer und emotionaler Zustände entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Situation“ [2]. Die Herzfrequenzvariabilität ist das direkte Ergebnis des Zusammenspiels dieser beiden Systeme; EKG-Aufzeichnungen sind daher ein eindeutiger Maßstab für die Aktivität des autonomen Nervensystems.
Ist das autonome Nervensystem flexibel und anpassungsfähig, steigt die Herzfrequenzvariabilität, da das sympathische und das parasympathische Nervensystem in einem gesunden Wechselspiel zueinander stehen, um die optimale Reaktion auf die jeweilige Situation hervorzubringen. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass eine Zunahme der Herzfrequenzvariabilität Ausdruck einer gesteigerten physiologischen und emotionalen Flexibilität ist.
Lesen Sie dazu: Herzfrequenzvariabilität – So analysieren Sie EKG-Daten.
Herzfrequenzvariabilität und Emotionen
Einige der ersten Studien, die sich mit der Rolle der HRV im Zusammenhang mit Emotionen befassten, untersuchten deren Zusammenhang mit der Emotionsregulation. Forscher [3] zeigten Kindern kurze Filmausschnitte mit stressauslösenden Inhalten (in denen andere Kinder über „einen fremden Mann, der vor ihrem Haus lauert“ sprechen), während Gesichtsausdrücke, Hautleitfähigkeit (GSR) und HRV gemessen wurden.
Dieser multimodale Ansatz zeigte – in Verbindung mit den Ergebnissen eines validierten Fragebogens –, dass Kinder mit höheren HRV-Werten eher Mitgefühl für die Figuren im Filmausschnitt empfanden und weniger emotionalen Stress verspürten. Der Anstieg der HRV ging somit mit einer besseren Regulierung der entsprechenden Emotionen einher.
GSR und Emotionen: Was uns unsere Haut über unsere Gefühle verraten kann
Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass bereits eine einzige fünfminütige Aufnahmesitzung ausreicht, um signifikante Zusammenhänge zwischen der HRV und der Fähigkeit zur Emotionsregulation nachzuweisen [4], was den Zusammenhang zwischen Herz und Emotionen weiter untermauert.
Es scheint, dass wir umso besser in der Lage sind, angemessene Emotionen aufrechtzuerhalten, je flexibler die Herzaktivität ist. Andere Studien haben diese Theorie weiter untermauert (siehe z. B. [5, 6, 7]). Um sich einige der verfügbaren Geräte zur Untersuchung der EKG-Aktivität, einschließlich der HRV, anzusehen, folgen Sie diesem Link.
Wie kann die Herzfrequenzvariabilität (HRV) genutzt werden?
Neben den oben genannten Studien, die Zusammenhänge mit der Emotionsregulation aufzeigen, wurde die HRV auch mit sozialen Kompetenzen und kognitiven Prozessen in Verbindung gebracht.
In einer Studie wurden 65 Teilnehmer gebeten, den „Reading the Mind in the Eyes Test“ durchzuführen, bei dem sie die gezeigten Emotionen von Personen allein anhand des Augenbereichs im Gesicht bestimmen mussten [8]. Die Forscher berücksichtigten dabei auch eine Reihe von Faktoren, die die Fähigkeit der Teilnehmer zur Emotionserkennung durchaus beeinflussen könnten; dennoch stellten sie fest, dass die HRV auch nach Abzug des Einflusses dieser Faktoren weiterhin ein signifikanter Prädiktor war.
Die Studie legte nahe, dass die HRV einen direkten Einblick in die Fähigkeiten der Teilnehmer zur Erkennung von Emotionen und möglicherweise auch in ihre allgemeinen Kompetenzen in sozialen Situationen bieten könnte.
Eine weitere Studie untersuchte die Bedrohung durch einen Schock und wie sich diese auf die kognitiven Funktionen bei Gruppen mit unterschiedlicher HRV auswirken kann [9]. Die Teilnehmer, die in Gruppen mit relativ niedriger und hoher HRV eingeteilt wurden, wurden entweder einer bedrohlichen oder einer nicht bedrohlichen Situation ausgesetzt, in der sie eine Arbeitsgedächtnisaufgabe sowie eine Aufgabe zur Leistungsmessung absolvieren mussten.
Die Forscher stellten fest, dass die Teilnehmer mit hoher HRV bei den kognitiven Aufgaben unabhängig von der Situation (Bedrohung/keine Bedrohung) besser abschnitten als die Teilnehmer mit niedriger HRV, obwohl die Teilnehmer mit niedriger HRV in der Bedrohungssituation bessere Leistungen erbrachten. Die Studie legt nahe, dass eine hohe HRV eine bessere kognitive Leistungsfähigkeit unter Stress ermöglicht, während eine niedrigere HRV für die Leistungsfähigkeit in einer Stresssituation von Vorteil sein könnte.
Neue Forschungsergebnisse haben zudem gezeigt, dass es möglich ist, bestimmte emotionale Zustände durch eine Kombination aus EKG-Daten und Methoden des maschinellen Lernens zu identifizieren [10]. Die Forscher verwendeten eine Reihe von Geräuschen, die zuvor dazu dienten, unterschiedliche Erregungsgrade und verschiedene Dimensionen der Valenz hervorzurufen. Den Teilnehmern wurden diese Geräusche vorgespielt, während gleichzeitig ein EKG aufgezeichnet wurde. Ihre anschließende Analyse erwies sich bei der Bestimmung des emotionalen Zustands der Teilnehmer als zu 85 % genau.
Diese spezielle Forschungsstudie setzt natürlich Kenntnisse über Methoden des maschinellen Lernens sowie die entsprechenden Ressourcen zu deren Umsetzung voraus – beides Aspekte, die Forschern in der Regel nicht ohne Weiteres zur Verfügung stehen.
Zwar gibt es zahlreiche Forschungsergebnisse, die HRV-Messungen mit verschiedenen emotionalen Zuständen in Verbindung bringen, doch ist zu beachten, dass die HRV kein Indikator für momentane Emotionen ist. Das bedeutet, dass die über einen bestimmten Zeitraum gesammelten Daten zwar Aufschluss über die Gesamtreaktion auf einen Reiz geben können, jedoch keine genauen Informationen darüber liefern, wie sich eine Person während der Zeit der Reizexposition tatsächlich gefühlt hat.
Sehen Sie sich unser Webinar an: Warum Sie EMG und EKG in der Verhaltensforschung einsetzen sollten
Insgesamt liefert die HRV zahlreiche Informationen sowohl über emotionale Erregung als auch über emotionale Regulierung, und neue Forschungsergebnisse zeigen zudem das Potenzial auf, diese Messgröße mit anderen Konstrukten in Verbindung zu bringen. Um die Möglichkeiten der EKG-Nutzung wirklich voll auszuschöpfen, kann ein multimodaler Ansatz verfolgt werden, der den Daten mehr Dimensionen verleiht und ein tieferes Verständnis des menschlichen Verhaltens ermöglicht.
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Literaturverzeichnis
[1] Buchanan, T., & Tranel, D. (2009). Wechselwirkungen zwischen zentralem und peripherem Nervensystem: Vom Geist über das Gehirn zum Körper. International Journal of Psychophysiology, 72(1), 1–4. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2008.09.002
[2] Appelhans, B., & Luecken, L. (2006). Herzfrequenzvariabilität als Indikator für regulierte emotionale Reaktionen. Review Of General Psychology, 10(3), 229–240. doi: 10.1037/1089-2680.10.3.229
[3] Fabes, R. A., Eisenberg, N. und Eisenbud, L. (1993). Verhaltensbezogene und physiologische Korrelate der Reaktionen von Kindern auf Menschen in Not. Dev. Psychol. 29, 655–663.
[4] Williams, D., Cash, C., Rankin, C., Bernardi, A., Koenig, J. & Thayer, J. (2015). Die Variabilität der Ruheherzfrequenz sagt selbstberichtete Schwierigkeiten bei der Emotionsregulation voraus: ein Fokus auf verschiedene Facetten der Emotionsregulation. Frontiers In Psychology, 6. doi: 10.3389/fpsyg.2015.00261
[5] Thayer, J., Hansen, A., Saus-Rose, E. & Johnsen, B. (2009). Herzfrequenzvariabilität, präfrontale Nervenfunktion und kognitive Leistungsfähigkeit: Die Perspektive der neuroviszeralen Integration auf Selbstregulation, Anpassung und Gesundheit. Annals of Behavioral Medicine, 37(2), 141–153. doi: 10.1007/s12160-009-9101-z
[6] Geisler, F., Vennewald, N., Kubiak, T. & Weber, H. (2010). Der Einfluss der Herzfrequenzvariabilität auf das subjektive Wohlbefinden wird durch Emotionsregulation vermittelt. Personality And Individual Differences, 49(7), 723–728. doi: 10.1016/j.paid.2010.06.015
[7] Mccraty, R., & Shaffer, F. (2015). Herzfrequenzvariabilität: Neue Perspektiven zu physiologischen Mechanismen, zur Beurteilung der Selbstregulierungsfähigkeit und zu Gesundheitsrisiken. Global Advances In Health And Medicine, 4(1), 46–61. doi: 10.7453/gahmj.2014.073
[8] Quintana, D., Guastella, A., Outhred, T., Hickie, I. & Kemp, A. (2012). Die Herzfrequenzvariabilität steht im Zusammenhang mit der Emotionserkennung: Direkter Nachweis für eine Beziehung zwischen dem autonomen Nervensystem und der sozialen Kognition. International Journal Of Psychophysiology, 86(2), 168-172. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2012.08.012
[9] Hansen, A., Johnsen, B. & Thayer, J. (2009). Zusammenhang zwischen Herzfrequenzvariabilität und kognitiver Funktion bei drohendem Elektroschock. Anxiety, Stress & Coping, 22(1), 77–89. doi: 10.1080/10615800802272251
[10] Nardelli, M., Valenza, G., Greco, A., Lanata, A. & Scilingo, E. (2015). Erkennung von Emotionen, die durch affektive Klänge hervorgerufen werden, anhand der Herzfrequenzvariabilität. IEEE Transactions On Affective Computing, 6(4), 385–394. doi: 10.1109/taffc.2015.2432810
