心拍変動――この指標が感情に与える意味

心拍変動（HRV）は、感情反応について独自の視点を提供します。研究におけるその重要性、主要な概念、そしてHRVが感情と生理的変化をどのように結びつけているのかを探ってみましょう。

心拍変動（HRV）とは、個人の心拍数がどれほど変動するかを指します。走ったり何らかの運動をしたりすると、安静時と比べて心拍数が上昇することは明らかですが、各心拍の間隔も変動する可能性があります。

この変動は、私たちの心臓が単にメトロノームのように規則正しく鼓動するだけでなく、生理状態や環境要因などに応じて、ごくわずかに調整されることを意味しています。

心臓は感情と（単なる比喩ではなく）密接に関わっているため、この変動は私たちの生理的状態を反映しているだけでなく、私たちが経験している感情の高ぶりの度合いも反映しているのです。

以下では、この現象の背景や、感情的な反応を理解する上でこの手法がいかに有効であるかを示す研究について解説し、この測定法がどのような場面で活用できるか、またどのような場面では活用できないかについても説明します。

心拍変動はどのように機能するのでしょうか？

人体の機能は、中枢神経系と末梢神経系の両方によって支えられています。中枢神経系は脳と脊髄からなり、一方、末梢神経系は脳や脊髄以外の体内のすべての神経から構成されています。

OpenStax (CC)

これらの領域はそれぞれ異なるものの、互いに密接に相互作用している。ブキャナンとトラネルが述べているように[1]：

脳と末梢神経系が相互に影響し合っていることは、つい最近までしっかりと覚えていたはずの劇の台詞を思い出そうとして、観客の前で汗だくになった経験がある人なら、誰にとっても驚くことではないだろう。

中枢神経系は記憶（劇の台詞を思い出すこと）に関与し、一方、末梢神経系は生理的反応（手の汗）を引き起こします。これらの神経系はいずれも、その状況（観客の前に立つこと）に伴う精神的ストレスによって影響を受け、それぞれの働きが――俳優にとっては残念なことに――その体験に伴う精神的ストレスを増大させてしまうのです。

さらに、末梢神経系は機能的に、心臓などの内臓を制御する自律神経系と、身体の制御や筋肉の動きに関与する体性神経系に大別されます。

さらに詳しく説明すると、自律神経系は交感神経系（SNS）と副交感神経系（PNS）から構成されています。交感神経系（SNS）は生理的に興奮性であり、活動すると生理的覚醒を高めます。一方、副交感神経系（PNS）はこれとは反対で、活動すると生理的覚醒を抑制します。

ストレスを感じると（それが感情的なものであれ生理的なものであれ）、交感神経系が活性化し、副交感神経系が抑制されます。その結果、前述の手の汗から心拍数の増加に至るまで、私たちの身体にさまざまな変化が生じます。

落ち着いていると逆の効果が生じます。すなわち、副交感神経が活発になり、交感神経の活動が低下することで、心拍数が低下します。

つまり、SNSとPNSというこの2つのシステムの相互作用は、自律神経系の働きを反映していると言えます。自律神経系は末梢神経系の一部であり、中枢神経系と連携して機能しています。ふぅ。なかなか難しいですね。

「交感神経系と副交感神経系の基礎」をご覧ください

完全に柔軟な自律神経系は、「状況の要求に応じて、生理的および感情的な状態を迅速に調整・変化させる」ことを可能にする[2]。心拍変動は、これら2つのシステムの相互作用による直接的な結果であり、したがって心電図記録は自律神経系の活動を明確に測定する指標となる。

自律神経系が柔軟で適応力に富んでいる場合、交感神経系（SNS）と副交感神経系（PNS）が健全に競い合い、その状況に対して最適な反応を生み出すため、心拍変動性が高まります。つまり、心拍変動性の増加は、生理的および感情的な柔軟性の向上を反映していると言えます。

「心拍変動――心電図データの分析方法」をご覧ください。

心拍変動と感情

感情の文脈におけるHRVの関与を検証した初期の研究の一部では、感情の調節との関連性が検討された。研究者ら[3]は、ストレスの多い内容（他の子供たちが「家の外に不審な男が潜んでいる」と話し合う場面）を含む短い映像クリップを子供たちに見せながら、表情、皮膚電気反応（GSR）、およびHRVを測定した。

この多角的なアプローチにより、検証済みのアンケート調査の結果と併せて、HRV値が高い子どもほど、映像に登場する登場人物に共感を抱きやすく、感情的な苦痛を感じにくいことが示された。したがって、HRVの上昇は、より適切な感情の調節と関連していた。

GSRと感情：肌から読み取れる私たちの心の状態

さらなる研究により、わずか5分間の記録セッションだけで、HRVと感情調節能力との間に有意な関連性が認められることが示されており[4]、心臓と感情のつながりがさらに裏付けられている。

心臓の活動が柔軟であればあるほど、私たちは適切な感情を保つ能力が高まるようです。他の研究でも、この説は引き続き裏付けられています（例：[5, 6, 7]を参照）。HRVを含む心電図（ECG）活動を測定するための機器については、こちらのリンクをご覧ください。

心拍変動（HRV）はどのように活用できるのでしょうか？

前述の感情調節との関連性を示した研究に加え、HRVは社会的スキルや認知プロセスとも関連していることが示されている。

ある研究では、65名の参加者に「目から感情を読み取るテスト」を実施した。このテストでは、顔の目の部分だけを見て、その人物が表している感情を判断する必要があった[8]。この研究では、参加者の感情認識能力に合理的に影響を与えうる様々な要因も考慮されたが、それらの要因の影響を差し引いた後も、HRVが依然として有意な予測因子であることが判明した。

この研究は、HRVが参加者の感情認識能力、ひいては社会的状況における全般的な能力を理解するための直接的な手がかりとなり得ることを示唆するものであった。

別の研究では、ショックによる脅威が、HRVの程度が異なる各グループにおいて認知機能にどのような影響を及ぼすかを調査した[9]。参加者はHRVが比較的低いグループと高いグループに分けられ、脅威のある条件または脅威のない条件のいずれかにさらされ、その際、ワーキングメモリ課題と、そのパフォーマンスを測定する課題を遂行した。

研究者らは、脅威の有無にかかわらず、HRVが高い参加者が認知課題においてHRVが低い参加者よりも優れた成績を収めたことを明らかにした。ただし、脅威が提示された状況下では、HRVが低い参加者の成績がより良好であった。この研究は、HRVが高いとストレス下での認知機能が向上することを示唆している一方で、ストレスの多い状況下では、HRVが低い方がパフォーマンスに有利に働く可能性があることを示している。

また、新たな研究により、心電図データと機械学習手法を組み合わせることで、特定の感情状態を特定できる可能性が示された[10]。研究者らは、異なるレベルの覚醒や感情の価値（ヴァレンス）の異なる側面を引き出すために、以前示された様々な音を用いた。参加者にこれらの音を聴かせながら心電図を記録した。その後の分析では、参加者の感情状態を85％の精度で判定できることが示された。

もちろん、この特定の研究は、機械学習手法に関する知識と、それを実装するためのリソースに依存しているが、そのいずれもが、研究者にとって通常は容易に入手できるものではない。

HRVの測定値とさまざまな感情状態との関連性を示す研究は数多く存在しますが、HRVは感情の瞬間的な指標ではないという点に留意する必要があります。つまり、一定期間にわたって収集されたデータは、ある刺激に対する全体的な反応を理解する上で有益な情報となる一方で、その刺激にさらされていた期間中の個人の感情状態について、正確に伝えることはできないのです。

ウェビナーをご覧ください：「人間行動研究においてEMGとECGを活用すべき理由」

全体として、HRVは感情的な興奮と感情の調節の両方について多くの情報を伝えており、最新の研究では、この指標を他の概念と関連付ける可能性も示されています。ECGを活用する際の可能性を最大限に引き出すためには、マルチモーダルなアプローチを採用することで、データにさらなる次元を加え、人間の行動に対する理解を深めることができます。

人間の行動における感情についてさらに詳しく知りたい方は、以下の無料ガイドをダウンロードしてください。

参考文献

[1] Buchanan, T., & Tranel, D. (2009). 中枢神経系と末梢神経系の相互作用：心から脳、そして身体へ。International Journal Of Psychophysiology, 72(1), 1-4. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2008.09.002

[2] Appelhans, B., & Luecken, L. (2006). 感情反応の調節を示す指標としての心拍変動。『Review Of General Psychology』, 10(3), 229-240. doi: 10.1037/1089-2680.10.3.229

[3] Fabes, R. A., Eisenberg, N., and Eisenbud, L. (1993). 苦しんでいる他者に対する子どもの反応の行動的・生理的相関。Dev. Psychol. 29, 655–663.

[4] Williams, D., Cash, C., Rankin, C., Bernardi, A., Koenig, J., & Thayer, J. (2015). 安静時心拍変動は、自己報告による感情調節の困難さを予測する：感情調節の異なる側面に焦点を当てて. Frontiers In Psychology, 6. doi: 10.3389/fpsyg.2015.00261

[5] Thayer, J., Hansen, A., Saus-Rose, E., & Johnsen, B. (2009). 心拍変動、前頭前野の神経機能、および認知機能：自己調節、適応、および健康に関する神経内臓統合の視点. 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). 心拍変動が主観的幸福感に及ぼす影響は、感情調節によって媒介される。Personality And Individual Differences, 49(7), 723-728. doi: 10.1016/j.paid.2010.06.015

[7] Mccraty, R., & Shaffer, F. (2015). 心拍変動：生理学的メカニズム、自己調節能力の評価、および健康リスクに関する新たな視点. 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). 心拍変動は感情認識と関連している：自律神経系と社会的認知の関係を示す直接的な証拠。International Journal Of Psychophysiology, 86(2), 168-172. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2012.08.012

[9] Hansen, A., Johnsen, B., & Thayer, J. (2009). 電気ショックを予期させる状況下における心拍変動と認知機能の関係. Anxiety, Stress & Coping, 22(1), 77-89. doi: 10.1080/10615800802272251

[10] Nardelli, M., Valenza, G., Greco, A., Lanata, A., & Scilingo, E. (2015). 心拍変動を用いた感情を誘発する音による感情の認識. IEEE Transactions On Affective Computing, 6(4), 385-394. doi: 10.1109/taffc.2015.2432810