《The Veterinary Journal》：New Insights in Heart Rate Variability Through Non-Linear Methods for Conditioning Assessment in Horses
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慢性运动因代谢需求增加，会导致多个生理系统发生显著适应性改变。心率变异性（HRV）已成为一种重要的无创监测体能方法，可依据心电图时间序列变化推断交感-迷走神经平衡。值得注意的是，非线性分析在检测和评估心血管调节复杂机制方面具有很强的能力。在此背景下，研究人员评
慢性运动因代谢需求增加，会导致多个生理系统发生显著适应性改变。心率变异性（HRV）已成为一种重要的无创监测体能方法，可依据心电图时间序列变化推断交感-迷走神经平衡。值得注意的是，非线性分析在检测和评估心血管调节复杂机制方面具有很强的能力。在此背景下，研究人员评估了12匹年轻纯血阿拉伯马在亚极量体能训练（速度对应于乳酸阈）前后的时间域、频域及非线性HRV指标。训练后，观察到有氧能力提升和迷走神经张力指标下降。此外，训练后未观察到呼吸性窦性心律不齐（RSA）。这些发现可用副交感神经饱和假说解释，该假说认为窦房结的副交感神经调节增强会减少迷走神经活动的波动。RSA的缺失进一步导致HRV降低和与副交感神经调节相关的指标下降。总体而言，非线性HRV指标是可行的，可对交感-迷走平衡提供更细致的评估，有望扩展马匹耐力训练调整的心脏自主神经调节评估。
运动是导致与代谢需求增加相关的体内平衡改变的主要因素，当以结构化和慢性方式诱导时，会促成广泛的生理过程、细胞、器官和系统的适应性反应，这被称为体能训练（conditioning）。在马中，摄氧量（V?O2）、对应于乳酸阈（LT）的速度（其中V2和V4分别代表乳酸浓度达到2和4 mmol/L时的速度）以及心率（HR）等指标常用于制定体能训练方案和评估有氧能力。运动型马匹在其训练和竞赛中经常面临挑战性和应激性条件。在此背景下，评估HRV使研究人员能够通过连续正常R波间期（NNi）计算的指标来研究心脏的自主神经调节，并且已成为评估人类运动员体能程度的重要工具。在马中，HRV已被用于评估福利状况、监测体能、作为心律失常识别的辅助方法以及在多种情况下的应激评估。然而，文献中关于该物种的大多数研究局限于时间域（TD）和频域（FD）变量，对非线性技术的描述很少。从生理学角度看，线性分析受限于对心血管调节系统线性和平稳性的假设，而该系统的相互作用是高度复杂的。非线性方法则能检测和量化心脏活动调节机制的复杂性。诸如样本熵（SampEn）、符号动力学（SymDyn）、加速能力（Acc）、减速能力（Dec）以及自相似性参数（α）等方法在马中具有很高的应用潜力，但据研究人员观察，目前尚无研究描述这些分析在该物种中的应用。
线性分析可能遗漏心血管复杂性的某些细节，非线性方法则能对HRV进行更全面的研究，从而改进对交感-迷走平衡及其随运动训练变化的评估。本研究旨在评估一项为期六周、基于V2指导的体能训练方案对年轻纯血阿拉伯马交感-迷走神经张力的影响，并评估非线性指标（SampEn、SymDyn、Acc、Dec、α）在该物种中的适用性，同时结合常规线性分析（TD、FD）来检测自主神经调节。
本研究采用重复测量实验设计，使用了12匹年轻的纯血阿拉伯马（3匹去势公马，9匹母马）。在训练前和训练后获取了静息心电图。研究人员对心电图时间序列进行了时域、频域及非线性（SampEn、SymDyn、Acc、Dec、α）分析。体能评估通过在训练前后进行增量运动测试（IET）并获取乳酸-速度曲线来确定个体的V2和V4。体能训练方案是基于第一次IET获得的V2值个性化制定的为期六周的方案。所有动物均完成了15次训练。统计分析使用了参数和非参数检验，并估计了效应量（ES）。
研究结果表明，所提出的体能训练方案成功提高了马匹的有氧能力，表现为V2和V4的平均值显著增加，以及乳酸-速度曲线明显右移。训练后，静息心率（HR）升高，正常心跳间期（NNi）缩短，但呼吸频率（Rr）无差异。视觉分析心电图和心动图显示，训练前67%的动物表现出与RSA一致的心率振荡模式，训练后则消失。
时域分析显示，训练后RMSSD和pNN50显著降低，而SDNN无显著差异。频域分析中，LF（n.u.）、HF（n.u.）和LF:HF比值在训练后均无显著改变。符号动力学分析显示，训练后0V模式显著增加，1V无变化，2LV显著减少，2UV显著增加。样本熵（SampEn）值在训练后无显著差异。去趋势波动分析（DFA）的自相似性参数α在训练后显著增加。心率加速能力（Acc）和减速能力（Dec）的值在训练后未观察到显著差异。
在讨论部分，研究人员指出，本研究评估了亚极量体能训练如何通过监测乳酸阈和HRV指标的变化来影响马匹运动员。HRV变量显示，仅0V模式（交感神经调节的标志）随时间变化，并在体能训练后增加。相比之下，RMSSD、pNN50、2LV和2UV（均为迷走神经调节的指标）在训练后降低。来自DFA的α值（衡量HRV复杂性）在六周训练后也增加。总体而言，训练方案降低了与迷走神经变异性相关的指标，并升高了与交感神经调节相关的指标。这些观察到的与副交感神经张力相关的指标下降与其他作者在人类和马匹中的研究结果一致。这些发现可以用副交感神经饱和假说来解释，该假说认为迷走神经调节过度刺激会导致窦房结（SA）活动增强。SA节点的反应范围有限，当迷走神经放电增加时，逐拍变异性达到平台期。因此，R-R间期变长但变异性减小，导致与副交感神经张力相关的指标下降。这可能导致对从迷走神经优势转变为交感神经优势的错误解释，部分归因于消除了呼吸对心脏的影响。作为具有高迷走神经张力的物种，马可能更容易在强度和持续时间较低的体能训练中出现副交感神经过度刺激。在本研究中，训练后RSA的缺失也降低了逐拍变异性，并可能导致与迷走神经调节相关的指标下降。
非线性分析技术可以扩展研究人员评估自主神经系统功能的能力，因为它们对捕捉心血管控制固有的复杂动态具有敏感性。尽管本研究中SampEn未观察到差异，但SampEn与容差值（r）之间存在重要的反向关系，可能r=0.15的取值对马而言在某种程度上不完全适用，需要更多研究来调整这些参数。对于Acc和Dec，尽管训练前后均值差异很大，但未观察到显著差异，个体差异可能是原因之一。本研究未发现频域变量在训练后有显著改变，这可能提示该技术在马中应用存在局限性。
基于这些发现，研究人员得出结论，基于V2的训练方案能够改变心脏活动的自主神经系统调节。非线性分析的应用是创新性的，未来研究需要确认这些变量在马中检测交感和副交感神经调节的能力。此外，某些变量（如SampEn和DFA）需要预先调整参数，这些参数因物种的生理特性而异，此类验证超出了本研究范围。尽管体能训练是改变自主神经调节的可靠模型，但需要更多的补充研究来评估不同参数及其对马分析的影响。为此，使用某些HRV非线性参数是可行的，能够检测此类改变，从而促进对交感-迷走平衡更精细的评估，并可与传统线性方法联合使用。然而，品种、年龄、性别、体能水平和训练类型等因素可能影响心血管自主神经调节的某些方面；因此，鉴于本研究实验组的特征，将结果外推至不同群体时应谨慎。
