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Science of Breath:理想的な呼吸リズムとは (2)

心拍数の変動幅が最大となり、呼吸周波数との同調がおきる共鳴リズム

田中秀明

(1)で述べたように人それぞれ心拍の変動幅は異なりますが、呼吸のリズムによっても変動幅に大きな差がでます。下のグラフは、当院で行った実験データの一部です。健康な男性に1分間に12回、6回、3回と3通りのスピードでペーサーに合わせて息をしてもらいました。

Breathing Rate HRV

 

  • 上のグラフ:毎分12回の呼吸をおこなった場合
  • 中央のグラフ:毎分6回の呼吸をおこなった場合
  • 下のグラフ:毎分3回の呼吸をおこなった場合

青が呼吸曲線、赤が心拍数を示しています。まず、1番上のグラフ、呼吸速度が毎分12回の場合、心拍数は小さなな変動を示しています。心拍数の変動は、毎分6回の呼吸(中段)の場合で最大となっています。さらに、呼吸曲線と心拍数の変化が同調しているのがわかります。一番下は毎分3回の場合です。RSAは毎分6回の場合と比べ小さく、また呼吸と心拍リズムの同調もみられません。

心拍数の変動幅が最大となり、呼吸周波数との同調がおきるリズムは、一部研究者のあいだでは共鳴周波数(Resonant Frequency – RF)とも呼ばれていますが、多少個体差があり、毎分約5呼吸でRFが見られる人や約7呼吸で見られる人もいます。しかし、ほとんどの人は、毎分約6呼吸、すなわち1呼吸10秒間のリズムで呼吸することによって、 心拍の変動幅が最大となり、呼吸リズムとも同調します。患者さんの中には、たまに遅い呼吸ほどよいと誤解されている方がおられますが(ヨガや瞑想などの経験者)、心拍変動の観点からは通常よい反応は認められません。トップアスリートも含め延べ何万人という症例を当院でモニターしましたが、毎分4回以下の呼吸数でRFが見られた例は記憶にありません。

 

10秒周期リズムが理想的とされるわけ 

図の中段でみられるように10秒周期(1分間に6回)で呼吸時には心拍数と呼吸曲線の位相関係が0度近くとなり心拍・呼吸リズムのほぼ完全な同期がみられます。データには含まれていませんが、Beat-Beatで瞬時血圧をモニターすると、血圧変動リズムとは180度逆の関係となっています。

近年の応用生理学領域の研究により、この10秒周期リズムは、圧受容体機能を賦活させることがわかっています。圧受容体というのは頚動脈洞と大動脈弓に存在し、血圧と心拍数を体が置かれている環境変化に応じて自動調節する、いわゆるサーモスタットのような役割を果たしており、非常に重要な器官です。また、この10秒周期リズムは自律神経活動を活発化、最適化し、交感神経と副交感神経をスムーズに興奮、抑制させています。

車の運転を例にとり簡単に説明すると、上段と下段の例では、アクセル役の交感神経とブレーキ役の副交感神経の機能分担がうまくいっておらず、時にアクセルとブレーキを同時に踏込んでいる状態とも言えます。くりかえしこのようなことがおきると車の多くの部品に負担となり故障の原因となるのと同様、体にとってもストレスがかかりやすい状況になっていると言えます。中段のばあいはアクセルの役の交感神経とブレーキ役の副交感神経を上手に踏み分けて車をスムーズに運転している状態です。

我々の施設(The Pacific Wellness Institute, Toronto, Canada)では、心拍変動を指標とした呼吸トレーニングにより患者自身に自律神経機能を最適化させた状態をつくらせた上で鍼施術を行う試みを10年以上おこなっており、治療成績の大幅な向上につながっていると考えています。

(本稿は、2006年4月に姉妹サイトへへアップロードしたものに日本語で加筆、変更を行ないました。英文版はこちら:http://www.acupuncture-treatment.com/science-of-breath/

Science of Breath:理想的な呼吸リズムとは (1)

特定の速度で律動的に呼吸した場合のみ自律神経系が最適化される

田中秀明

 

呼吸は誰もが常に無意識に行っています。呼吸は酸素と二酸化炭素の交換という生命活動に欠かせない役割を担っていますが、別の重要な役割もあります。呼吸のやりかたによっては、私達の健康に好影響を与えることが経験的にわかっています。このことは、いわゆる呼吸法が、さまざまな健康法(瞑想、ヨガ、気功など)に取り入れられていることからもうかがえます。

しかしながら、どういう呼吸の仕方が正しいのかということにはまだ十分な科学的な裏づけはありません。例えば、広く実践されている腹式呼吸でさえも実は十分な科学的研究に基くものではなく、伝統的な信念や習慣によるものです。ただし、最近の応用生理学分野での研究において呼吸についての少なくとも一つの重要なことが明らかとなりました。それは、特定の速度で律動的に呼吸した場合において自律神経系が最適化されるということです。全身の循環機能、内蔵機能は自律神経により制御されていますので、健康や病気の改善に大きな影響を及ぼします。

心拍変動リズムと呼吸の関係について

みなさんは、健康な心臓はメトロノームのように絶えず規則正しく鼓動していると思っていませんか?しかし、実際には心臓は一拍ごとに不規則に鼓動しており(図1)、その変動幅、いわゆる心拍変動と呼ばれるものは健康な人ほど大きいことがわかっています(病的な不整脈はまた別です)。逆に心拍数変動は、特定の病気や、長期間のストレスにさらされている方の多くで小さくなっており、さらに、加齢と共に低下する傾向にあります。

心拍変動にもいろいろありますが、特に呼吸に連動して変化する心拍の変動は、呼吸性洞性不整脈(RSA)と呼ばれています。以下に詳述する方法で呼吸を行うとRSAが特に大きくなりますが、これも個人差があります。一般的に高齢者や肥満体質、高血圧症、糖尿病等をお持ちの方は1呼吸で5拍前後しか変化が見られないことが多いのですが、健康な若い方は20拍前後の変化が認められます。トップアスリートでは40拍近く変化することもあります。

(2)へ続く

(本稿は、2006年4月に姉妹サイトへへアップロードしたものに日本語で加筆、変更を行ないました。英文版はこちら:http://www.acupuncture-treatment.com/science-of-breath/

Calming Massageの特徴

自律神経トレーニングCD:Calming Massageについて

Calming Massage CD JP

Calming Massageはリラクセーションを目的とした、いわゆる通常の癒し系CDとは異なります。このアルバムはマッサージ施術等によるリラクセーション効果を増すとともに、特定のリズム呼吸を促し神経の調節機能を高めるようにデザインされています。最新の応用生理学、バイオフィードバック領域の研究と知見に基づいており、適切に用い続けることにより健康上の顕著な効果を期待できます。

心臓の拍動の速さは、常に一定ではなくその時々の状況に応じて変化します。運動時、または精神的な不安、興奮状態にある時は心臓の鼓動は速く、リラックスして安静にしている時は緩やかになります。この正常な心臓の拍動リズムの変化は心拍変動と呼ばれています[1]。心拍変動は、一般的に若く活発で健康な人ほど大きく、長期間のストレス、不健康な生活習慣、加齢を重ねることにより小さくなる傾向があります。心拍変動の減少は心疾患および他の多くの疾患との深い関連性が認められています。また、心拍は呼吸の影響も大きく受け、心臓の拍動は息を吐いている時緩やかになり、吸っているときは速くなります。この呼吸と連動した心拍の正常な変動は、呼吸性不整脈と呼ばれています[2]。バイオフィードバックの専門家はこの呼吸性不整脈をより大きくすることを目標とし、多くの疾患の治療にあたっています[3, 4]。

このアルバムは、リスナーの心拍変動を大きくするため、呼吸のリズムが理想的になるように促す合図が音楽の間に組み込まれています。呼吸は、生きるため常に何気なく行われているものですが、呼吸には単に酸素と炭酸ガスの交換だけでなくもうひとつ大変重要な役割があります。呼吸は私たちの神経のバランスを最適化し、全身の機能を向上させる役割を果たします。ゆっくりとある一定のリズムで息をすると、呼吸性不整脈が増大し、呼吸と心拍のリズムが同調します。このように心臓と肺のリズムが同調し、心拍の変動が増幅されると体にとって大変重要な生理的反射機能(圧受容器反射:血圧を一定に保つメカニズム)が活性化されることが研究により明らかになっています[5, 6]。

単にリラクセーション音楽等を聴きながらゆったりとしていると人の心拍数は下がりますが心拍の変動は通常小さくなっています。Calming Massageは心拍数を下げることではなく(多くの場合平均心拍数の低下は二次的におきてきますが)、心拍の変動幅を大きくすることを主目的としているところがいわゆる癒し系CDと異なる点です。当CDプログラムは、一時的な受動的リラクセーション効果のみではなく、積極的に自律神経(全身の血管や内蔵機能を支配している神経系)の調節機能および順応性を高めることを狙っています。

これまでの研究によりほとんどの人では呼吸を一分間に約6回(0.1Hz)行っているとき 心拍変動が最大になることがわかっています[6]。重要な点は、この呼吸リズム時にみられる心拍変動の拡大は機械的メカニズムによるものであり、とくに深いリラクセーション状態に入っていなくても、このような理想的な心拍変動リズム(コヒーレントリズム)は起きるということです。機械的メカニズムにより心臓が理想的なリズムで拍動を続けていると、自律神経の求心性線維により心臓から脳に送られるシグナルで二次的に精神を鎮める反応が作られると考えられます。それとは逆にいわゆる通常行われているリラクセーションや瞑想においては、まず精神を鎮めようとし、その結果として心拍数や呼吸が緩やかになるという反応が起こります。Neurocardiology領域の研究では私たちの心臓と脳とは相互的にシグナルを送受信する密接な神経ネットワークで結ばれていることがわかっています[7]。このことから、脳と心臓に対して同時に働きかけるアプローチが、最も効果的な短期的および長期的なストレスマネージメント法となりえることがわかります。

Calming Massageはリスナーの精神を注意深く選曲された音楽で癒すと同時に、科学的データを基に組み込まれた合図で積極的に呼吸を緩やかにします。このコンビネーションにより生理的に理想的なコヒーレント心拍リズムを作り出し、より滑らかな心と体のハーモニーを促すことをコンセプトとしました。

田中秀明

Calming Massageの使用方法

 

文献:

1. Electrophysiology, Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing: Heart Rate Variability: Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical Use. Circulation 1996; 93(5): 1043-1065.

2. Yasuma F, Hayano J: Respiratory sinus arrhythmia: why does the heartbeat synchronize with respiratory rhythm? Chest 2004; 125(2): 683-90.

3. Reyes del Paso GA, Godoy J, Vila J: Self-regulation of respiratory sinus arrhythmia. Biofeedback Self Regul 1992; 17(4): 261-75.

4. Tanaka TH: The creation and efficacy of a HRV-Autonomic Trainer CD in assisting heart rate variability biofeedback training: preliminary report. Appl Psychophysiol Biofeedback 2003; 28(4): 326.

5. Bernardi L, Porta C, Spicuzza L, et al.: Slow breathing increases arterial baroreflex sensitivity in patients with chronic heart failure. Circulation 2002; 105(2): 143-5.

6. Lehrer PM, Vaschillo E, Vaschillo B, et al.: Heart rate variability biofeedback increases baroreflex gain and peak expiratory flow. Psychosom Med 2003; 65(5): 796-805.

7. Davis AM, Natelson BH: Brain-heart interactions. The neurocardiology of arrhythmia and sudden cardiac death. Tex Heart Inst J 1993; 20(3): 158-69.