Audio Artículo | Fissac Magazine | Número 13

Todo lo que necesitas saber sobre la variabilidad de la frecuencia cardíaca

La variabilidad de la frecuencia cardiaca es uno de los principales indicadores de estrés fisiológico, ya que está directamente influenciada por el sistema nervioso autónomo. En este artículo, Marco Altini, uno de los mayores expertos…

Figura 1. Evolución de la VFC durante un año, incluyendo notas sobre eventos vitales y de entrenamiento. Cedido por Ricardo Mazzini y HRV4Training. 

¿Por qué debe importarnos la variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC)?

Normalmente empezamos a observar nuestras variables fisiológicas en reposo (por ejemplo, tanto las pulsaciones como la VFC) cuando estamos interesados en analizar los procesos de estrés y recuperación (1, 2). La fisiología en reposo puede ser vista como un indicador del estrés fisiológico debido a la relación entre el estrés, el sistema nervioso autónomo (SNA) y el ritmo cardíaco. Veamos primero la asociación entre el estrés y el SNA antes de adentrarnos en los mecanismos de la VFC y de las razones por las que esta última puede ser un práctico indicador de estrés.

El cuerpo humano detecta el estrés y envía la información al cerebro, el cual determina cómo responder. Las fuentes de estrés (conocidas como estresores) actúan como disruptores que desencadenan diversas respuestas con el fin de mantener un estado de homeostasis, el cual es clave para asegurar el óptimo funcionamiento del organismo (incluyendo tanto a nivel de salud como de rendimiento deportivo). Los impulsos desde el cerebro y la médula espinal se dirigen hacia otros órganos como el músculo liso o el corazón (entre otros) a través del SNA, el cual está regulado por el hipotálamo. Por lo tanto, el SNA controla y regula muchas de las funciones de nuestro organismo en respuesta a los estresores, desde los latidos del corazón hasta la respiración. Normalmente pensamos en el SNA en el contexto de sus dos ramas: el sistema nervioso simpático (SNS) y el parasimpático (SNP). Mientras que el SNS es el responsable de activar la respuesta “lucha o vuela” (es decir, de peligro y huida), el SNP es principalmente responsable de las funciones basales del organismo (1, 3). Tanto el pulso basal como la VFC están mediadas por neuronas que tienen un origen tanto simpático como parasimpático. Por lo tanto, los cambios en estas variables reflejarán nuestro estado de estrés. 

Hemos visto que el ritmo cardíaco (incluyendo tanto la frecuencia cardíaca como la VFC) está mediado por la respuesta del SNA al estrés. ¿Pero cómo funciona este proceso? ¿Y qué es la VFC? Mientras que la frecuencia cardíaca se refiere al número de latidos en un determinado tiempo (normalmente un minuto), la VFC es un término referido a la variabilidad existente entre latidos, ya que incluso cuando hablamos de 60 latidos por minuto éstos no tienen por qué estar separados por exactamente un segundo entre ellos. Tanto las pulsaciones como la VFC están moduladas por el SNA en respuesta al estrés. En concreto, el corazón tiene su propio marcapasos, lo cual significa que hay un punto (llamado nódulo sinoauricular) que genera potenciales eléctricos de acción que inician la contracción del miocardio, produciendo así los latidos. Si no tuviésemos ningún mecanismo que modulase nuestro ritmo cardíaco (como la VFC), nuestro corazón latiría a aproximadamente 100 latidos por minuto (lpm) debido a la acción de este marcapasos. Sin embargo, nuestro corazón está inervado por el SNA, y si has observado alguna vez tus pulsaciones en reposo, habrás visto que suelen ser inferiores a 100 lpm (60-70 lpm en la población general, e incluso inferiores en población deportista). Esto nos indica que, en reposo, el SNP tiene una actividad predominante, ya que las pulsaciones están reducidas en comparación con los 100 lpm que indicaría a priori la actividad del nódulo sinoauricular (4). 

Este enlace entre el ritmo cardíaco y la actividad autonómica han sido comprobados también mediante bloqueos farmacológicos. Cuando nos encontramos con un estresor, los impulsos del cerebro que empiezan en el hipotálamo son mandados (entre otros órganos) al corazón a través del SNA, haciéndolo a través de neurotransmisores. El principal neurotransmisor del SNP es la acetilcolina, mientras que el SNS depende principalmente de la norepinefrina. Así, cuando se libera acetilcolina, se une a receptores cercanos al nodulo sinoauricular y disminuye el ritmo cardíaco. Este proceso es rápido, con latencias del orden de milisegundos, lo cual significa que el SNP puede disminuir la frecuencia cardíaca (y aumentar la VFC) casi instantáneamente (2, 4). Debido al “timing” de la actividad del SNP, la cual está afectada por la respiración (aumentando la actividad del SNP durante la exhalación), la VFC captura información que no puede ser obtenida con el simple análisis de la frecuencia cardíaca. En los siguientes apartados veremos cómo la VFC puede ser utilizada como un indicador sensible de situaciones de estrés (5, 6). 

Tecnología para la medición de la VFC

En anteriores secciones hemos visto por qué la VFC puede ser considerada un indicador del estrés fisiológico. Debido a la multitud de aplicaciones móviles y sensores que existen en el mercado y que proclaman medir la VFC, necesitamos ser capaces de identificar aquellos que nos den la información más útil. En concreto, estos serían los tres pasos para usar eficazmente la VFC:

– Registrar datos precisos.

– Registrar datos relevantes.

– Interpretar la información.

Registrar datos precisos

La tecnología para la medición de la VFC está mejorando día a día. En HRV4Training hemos desarrollado la primera tecnología basada en la cámara del móvil para la medición de la VFC de forma precisa, la cual ya ha sido validada en distintos estudios (7,8). Además, otros dispositivos también han sido validados recientemente para la medición de la VFC a corto plazo e incluso durante toda la noche. 

Registrar datos precisos supone que, cuando tomamos una medición, midamos la VFC con un grado de precisión similar al que se obtiene con sistemas de referencia, en este caso el electrocardiograma (ECG). Para ello, el sistema debe ser capaz de medir los intervalos R-R correctamente (o intervalos P-P en el caso de los métodos ópticos). Cuando elegimos una app o un sensor determinado, la pregunta que debemos hacernos es si está validado, es decir, si los datos obtenidos con ese dispositivo son similares a los obtenidos con un ECG o al menos a los obtenidos con una banda de pecho Polar. Si no hay datos que apoyen ese nivel de precisión, no deberíamos considerar ese dispositivo. En este sentido, estos son algunos dispositivos que han sido validados:

  • HRV4Training usando la cámara del movil (7, 8)
  • Oura ring (8)
  • Polar Vantage V2 (9)
  • Apple Watch (10)
  • Polar H7 or H10, emparejados a HRV4Training (7, 8)
Figura 2. Medición de la VFC mediante la cámara con HRV4Training

Registrar datos relevantes

Usar una app o un sensor para medir de forma precisa es solo el primer paso. Si se quiere utilizar de forma eficaz la VFC debemos estar seguros no solo de que los datos se obtienen de forma precisa, sino también en el momento adecuado; este es el problema de muchos sensores que miden la VFC de forma automática. Registrar los datos en el momento adecuado es un problema que hasta ahora no existía, pero que ha surgido especialmente con el desarrollo de los denominados “wereables”. Hasta hace unos años, la única preocupación era que la medición de la VFC fuese precia, y se daba por hecho que había que medirla por la mañana nada más despertarse (5). Esta rutina de medir la VFC por la mañana, en un estado de relajación y antes de desayunar o hacer ejercicio, es el procedimiento óptimo para conseguir datos relevantes de VFC, y por ello es usado tanto en el campo de la investigación como en la práctica. Sin embargo, ahora que los “wereables” miden de forma automática las cosas se complican, ya que, dependiendo de cuando se obtenga la información, los datos podrían seguir reflejando la influencia de grandes estresores (ej., enfermedad, ingestas elevadas de alcohol), pero podrían ser menos sensibles a cambios pequeños, que es a priori el punto a favor de estas tecnologías. El consejo más importante sería usar un dispositivo que mida automáticamente durante toda la noche, y no solo durante unos minutos. Aquí es donde dispositivos como el Apple Watch y otros fallan. Registrar solo 5 minutos durante toda la noche o tratar de aislar 5 minutos de medición de cada periodo de sueño resultará en datos que tendrán poca o nada de utilidad debido a la influencia de los ritmos circadianos (la VFC aumenta a lo largo de la noche) y de los periodos del sueño (que inducen en una alta variabilidad de la VFC, valga la redundancia) en el SNA. Por ello, dependiendo de tus preferencias (coste económico, etc), se recomendaría elegir o bien un dispositivo que mida durante toda la noche, o un dispositivo que permita medir por la mañana. De hecho, como muestra un estudio reciente, ambas mediciones serían comparables (11).

Interpretar la información

Asumiendo que usamos un sensor preciso, y que medimos o por la mañana a primera hora o durante toda la noche, ya solo nos falta un último paso: interpretar los datos. Los datos de VFC tienen mucha variabilidad entre días, por lo que puede haber grandes fluctuaciones de un día a otro. Para hacer un uso eficaz de los datos, necesitamos ser capaces de determinar si estos cambios son triviales, si son parte de la fluctuación normal que ocurre de un día a otro, o si son cambios relevantes que requieren atención o reflejan una adaptación (ya sea negativa o positiva) al entrenamiento u otros estresores. Este es otro de los puntos en los que muchos softwares fallan. Estos softwares muestran la VFC o un número relacionado (calculado mediante un algoritmo) cada día, y puedes ver también los números obtenidos en los días anteriores. ¿Pero cómo sabemos si estos cambios entran dentro de lo “normal”? Los softwares no deben interpretar cualquier aumento de VFC como algo bueno y cualquier disminución como algo malo, ya que no estarían teniendo en cuenta las variaciones fisiológicas del organismo. Así, solo las variaciones que se escapan del rango normal de variación deberían levantar sospechas sobre que algo está ocurriendo, ya sea positivo o negativo. Esto es lo que en la literatura científica se denomina como “cambio mínimo relevante” (12). 

Figura 3. Pantallazo de la app HRV4Training mostrando el rango normal junto con los valores diarios y semanales. Comparar el rango normal (en este caso 7.4-7.9) con la puntuación diaria es la única forma precisa de determinar si hay un cambio relevante en la VFC de un día a otro. 

¿Qué afecta a la VFC? 

La VFC se vuelve especialmente útil cuando nos alejamos de las comparaciones entre distintas personas o grupos de personas y empezamos a analizar a un mismo individuo de forma longitudinal en respuesta a distintos estresores. Gracias a los avances tecnológicos este proceso es ahora práctico y barato. En nuestro último estudio realizado junto con el Dr. Plews, analizamos los datos obtenidos con HRV4Training en más de 28.000 personas con al menos un año de datos registrados por persona (resultado en un total de 9 millones de medidas). En dicho estudio analizamos el cambio en la frecuencia cardíaca y la VFC en respuesta a estresores como el entrenamiento de distintas intensidades, el alcohol, la enfermedad o el ciclo menstrual (6). Interesantemente, el cambio de la VFC en función del entrenamiento a distintas intensidades fue del 4,6%, mientras que el cambio en la frecuencia cardíaca era de solo 1,3%, lo cual refleja que la VFC es un indicador más sensible a este estresor. Además, como podemos ver en la Figura 4, el cambio en la VFC no se reduce entre los distintos grupos de edad, lo cual indica que la VFC refleja el estrés provocado por el entrenamiento de forma similar en personas jóvenes y mayores, mientras que el cambio en la frecuencia cardíaca sí se ve reducido en el caso de las personas mayores. 

Figura 4. Relación entre la frecuencia cardíaca basal y la VFC en respuesta a entrenamientos de distintas intensidades, incluyendo un análisis separado por sexo y grupo de edad. Los datos muestran que la VFC es más sensible al estrés del entrenamiento y resulta en una respuesta más consistente independientemente de la edad de los sujetos. 

El cambio observado en la frecuencia cardíaca y la VFC en las diferentes fases del ciclo menstrual también mostró una mayor sensibilidad de la VFC, con un aumento del 1,6% en la frecuencia cardíaca entre las fases folicular y lútea y una reducción de la VFC del 3,2%. Al analizar los cambios según la ingesta de alcohol y la presencia de enfermedad, observamos que los cambios producidos en la frecuencia cardíaca y la VFC eran 3-4 veces superiores a los producidos por el entrenamiento o el ciclo menstrual (cambio del 6% en la frecuencia cardíaca y del 10-12% en la VFC). Este dato es importante si queremos usar la VFC para guiar nuestros entrenamientos, ya que muestra que, por mucha importancia que le demos a nuestros entrenamientos, el estilo de vida y la salud son la piedra angular. 

Si contextualizamos estos porcentajes de cambio observados en nuestro estudio con los reportados en la literatura (ej. que el cambio mínimo relevante para la frecuencia cardíaca y la VFC es de un 2% y un 3%, respectivamente), vemos como los cambios observados en la frecuencia cardíaca están en general por debajo de este umbral y entrarían dentro de las variaciones fisiológicas “normales”. Esto muestra que la frecuencia cardíaca no es por sí sola un indicador sensible a no ser que nos enfrentemos a un estresor muy grande (como una ingesta elevada de alcohol o una enfermedad), mientras que la VFC sí lo sería. Es importante mencionar, no obstante, que estos datos muestran también que la VFC no es un indicador específico, pudiendo verse reducida ante numerosos estresores (6).

Prescripción de entrenamiento

La VFC nos ayuda a cuantificar las respuestas individuales al estrés. La idea que sustenta el entrenamiento guiado mediante la VFC es por lo tanto que, produciendo el estímulo de entenamiento más apropiado en el momento más adecuado, tu cuerpo lo asimilará mejor y se producirán mayores adaptaciones. En este sentido, podemos atender a la VFC y cómo se encuentra con respecto a tu “normalidad” para saber si es el momento óptimo o no para provocar un estrés con el entrenamiento. 

En una investigación reciente, Alejandro Javaloyes y colaboradores mostraron que el entrenamiento guiado por la VFC podría inducir mayores mejoras en el rendimiento que el entrenamiento “tradicional”, y comentaban: “la hipótesis para estas mayores adaptaciones al entrenamiento va en línea con la idea de que se debe realizar entrenamiento de alta intensidad cuando el deportista está en las condiciones óptimas para realizarlo. Por lo tanto, estas diferencias podrían ser debidas a una optimización del timing en la programación del entrenamiento de alta intensidad” (13). Huelga decir que nuestra capacidad para tolerar el estrés es limitada y que, aunque la periodización es un punto de partida importante, debemos ser flexibles y dar el estímulo correcto en el momento oportuno, para lo cual la VFC nos puede ser de gran ayuda.

Conclusiones

Con el fin de mantener la homeostasis del organismo, el ritmo cardíaco (y en consecuencia la VFC) está influenciado por una serie de procesos que van desde el cerebro hasta el corazón a través del SNA. Estos procesos reflejan el nivel de estrés del organismo. Por lo tanto, podemos usar la VFC como un indicador genérico de estrés.

Para usar de forma eficaz la VFC, debemos ser capaces de obtener datos precisos, en el momento adecuado, y además analizarlos de forma individual de acuerdo al rango normal de cada persona. Es importante asegurarnos de que las herramientas que usamos están validadas, que pueden obtener mediciones por la mañana nada más despertarnos o de forma continua durante toda la noche, y que nos aportan datos contextualizados con respecto a nuestro histórico de mediciones. Una vez sepamos cual es nuestro rango normal de VFC, obtenido tras varias semanas de medición, podremos ver cómo nos afectan diferentes estresores de forma aguda y crónica. En este sentido, es importante tener en cuenta que son numerosos los factores que pueden alterar la VFC más allá del entrenamiento (ej. enfermedad, alcohol, viajes intercontinentales) y, por lo tanto, se requiere de una visión holística para valorar los cambios en la VFC. Identificar situaciones de estrés antes de que se desarrollen y se conviertan en estados crónicos nos puede ayudar a mejorar nuestra salud y rendimiento. Por esta razón, la VFC puede ser una herramienta útil para controlar nuestros niveles de estrés de forma diaria, por ejemplo, reduciendo la intensidad de los entrenamientos cuando la VFC se encuentra suprimida. 


Referencias:

  1. Pomeranz B, Macaulay RJ, Caudill MA, Kutz I, Adam D, Gordon DA, Kilborn KM, Barger AC, Shannon DC, Cohen RJ. Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 1985 Jan 1;248(1):H151-3.
  2. Russo MA, Santarelli DM, O’Rourke D. The physiological effects of slow breathing in the healthy human. Breathe. 2017 Dec 1;13(4):298-309
  3. Katona PG, McLean MA, Dighton DH, Guz AB. Sympathetic and parasympathetic cardiac control in athletes and nonathletes at rest. Journal of Applied Physiology. 1982 Jun 1;52(6):1652-7.
  4. Katona PG, McLean MA, Dighton DH, Guz AB. Sympathetic and parasympathetic cardiac control in athletes and nonathletes at rest. Journal of Applied Physiology. 1982 Jun 1;52(6):1652-7.
  5. Altini M, Amft O. HRV4Training: Large-scale longitudinal training load analysis in unconstrained free-living settings using a smartphone application. In2016 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) 2016 Aug 16 (pp. 2610-2613). IEEE.
  6. Altini M, Plews D. What is behind changes in resting heart rate and heart rate variability? A large-scale analysis of longitudinal measurements acquired in free-living. Sensors. 2021 Jan;21(23):7932.
  7. Plews DJ, Scott B, Altini M, Wood M, Kilding AE, Laursen PB. Comparison of heart-rate-variability recording with smartphone photoplethysmography, Polar H7 chest strap, and electrocardiography. International journal of sports physiology and performance. 2017 Nov 1;12(10):1324-8.
  8. Stone JD, Ulman HK, Tran K, Thompson AG, Halter MD, Ramadan JH, Stephenson M, Finomore Jr VS, Galster SM, Rezai AR, Hagen JA. Assessing the accuracy of popular commercial technologies that measure resting heart rate and heart rate variability. Frontiers in Sports and Active Living. 2021:37.
  9. Nuuttila OP, Korhonen E, Laukkanen J, Kyröläinen H. Validity of the Wrist-Worn Polar Vantage V2 to Measure Heart Rate and Heart Rate Variability at Rest. Sensors. 2022 Jan;22(1):137.
  10. Hernando D, Roca S, Sancho J, Alesanco Á, Bailón R. Validation of the apple watch for heart rate variability measurements during relax and mental stress in healthy subjects. Sensors. 2018 Aug;18(8):2619.
  11. Mishica C, Kyröläinen H, Hynynen E, Nummela A, Holmberg HC, Linnamo V. Evaluation of nocturnal vs. morning measures of heart rate indices in young athletes. Plos one. 2022 Jan 5;17(1):e0262333.
  12. Buchheit M. Monitoring training status with HR measures: do all roads lead to Rome?. Frontiers in physiology. 2014 Feb 27;5:73.
  13. Javaloyes A, Sarabia JM, Lamberts RP, Moya-Ramon M. Training prescription guided by heart-rate variability in cycling. International journal of sports physiology and performance. 2019 Jan 1;14(1):23-32.