Оригинал обзора можете найти здесь: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2020.01980/full
Дыхание, эмоции и психофизиология
Считается, что легочная вентиляция и дыхание в первую очередь участвуют в оксигенации крови для доставки кислорода к клеткам всего организма в целях метаболизма. Другие легочные физиологические наблюдения, такие как дыхательная синусовая аритмия, рефлекс Херинга-Брюера, кардиореспираторная синхронизация и связь вариабельности сердечного ритма (ВСР) с ритмом дыхания, не имеют полного объяснения физиологического/функционального значения.
Спектр волновых форм дыхательной активности коррелирует с тревогой, депрессией, гневом, стрессом и другими положительными и отрицательными эмоциями. Считается, что паттерн дыхания не только зависит от эмоций, но и сам влияет на эмоции в рамках двунаправленной связи между телом и сознанием.
Для того чтобы показать, как восполнение пробелов в понимании может привести к определенным будущим разработкам в области медицины "разум-тело", биологической обратной связи и персонального мониторинга здоровья, мы рассматриваем и обсуждаем эмпирические работы и исследования, подтверждающие жизненно важную роль телесных ритмов во влиянии на эмоции, активность вегетативной нервной системы и даже общую нейронную активность.
Будущее развитие измерений и психофизиологического понимания паттерна дыхания в сочетании с другими параметрами, такими как ВСР, кардиореспираторная синхронизация и электропроводность кожи, может позволить биометрическим системам мониторинга в будущем точно предсказывать аффективное состояние и даже аффективные расстройства, такие как тревожность.
Более точное предсказание аффективных состояний, основанное на последних исследованиях, при включении в персональные устройства мониторинга здоровья может значительно улучшить психическое здоровье населения, обеспечивая биологическую обратную связь в домашних условиях для лучшего понимания своего психического состояния и для лечения аффективных расстройств, таких как дыхательные упражнения.
Введение
«Для нас немыслимы эмоции, отделенные от всех телесных ощущений»
Этим высказыванием он обозначил интимную связь между телом и разумом. Несмотря на отсутствие научного консенсуса в отношении точного определения, понятие эмоций состоит из сложного спектра феноменологических и физиологических состояний, включающих нейробиологические компоненты, висцеральные реакции, телесные ответы/поведение и, конечно, часто сильные чувства, и может быть описано как адаптивный, паттернированный нейронный ответ на внешние обстоятельства, который может быть обнаружен на всех уровнях нервной системы.
Эмоции - это "программы действий", врожденные физиологические "программы", направленные на поддержание или восстановление гомеостаза путем изменения организма для более адекватного взаимодействия с окружающей средой. Программы действий выбираются на основе имеющейся у организма информации об окружающей среде и о себе, оцениваемой таким образом, чтобы максимизировать биологическую пригодность.
Эмоции в этом смысле похожи на базовые инстинктивные влечения (также программы действий), такие как голод и жажда, называемые "первобытными эмоциями". Физиологические изменения программ действий могут восприниматься интероцептивной системой и интерпретироваться корой головного мозга, оказывая дальнейшее влияние на эмоциональное состояние.
Эмоции являются не только ключевым аспектом социального познания и коммуникации, но и инициируют гомеостатические физиологические и когнитивные функции, которые позволяют нам выживать и процветать благодаря правильному обнаружению и реагированию на различные вызовы и возможности.
Эмоциональные переживания тесно связаны с телесными ощущениями и привлекают внимание к важным событиям, таким как физиологическая потребность, непосредственная угроза и социальное взаимодействие. Они координируют поведение и физиологические состояния во время таких важных событий.
Физические эффекты, возникающие при эмоциональном возбуждении, в значительной степени опосредованы вегетативной нервной системой (ВНС) и могут включать изменения частоты сердечных сокращений, температуры кожи/кровотока/потоотделения, моторики кишечника, размера зрачка и пилоэрекции.
Телесные реакции, опосредованные ВНС, дают наибольшую информацию об эмоциональном состоянии, и ВНС действует в "сочувствии" с эмоциями, иннервируя сердце, легкие и многие другие системы организма. Такие физиологические параметры, связанные с различными эмоциями, часто легко измеряются с помощью соответствующих технологий и используются для определения вегетативного состояния человека, как, например, в полиграфе (детекторе лжи).
Хотя полиграф часто бывает неточен в выявлении лжи, он точно определяет возбуждение. Такие изменения могут происходить неосознанно и в ответ на некоторые стимулы гораздо быстрее, чем изменения в сознании. Картирование спектров физиологических, эмоциональных реакций может стать важным инструментом биомаркировки эмоционального состояния и эмоциональных расстройств.
Технологии распознавания эмоций могут стать основой для мониторинга эмоционального здоровья и даже использоваться для мониторинга психических расстройств, связанных с эмоциями. Поскольку физиологические изменения, вызываемые эмоциями, не контролируются произвольно, они могут быть более точным отражением истинных эмоциональных переживаний человека.
Интересная взаимосвязь между эмоциями и телом может пролить свет на еще не изученные процессы, происходящие между телом и сознанием. В данной статье мы стремимся продвинуть использование биометрии для личного понимания психического состояния человека, обсуждая медицинский потенциал устройств и приложений для распознавания эмоций с удобным для пользователя эмоциональным спектром, в который человек может попасть в конкретный момент на основании висцеральных сигналов.
Мы подходим к этому обзору с точки зрения воплощенного познания, придерживаясь идеи, что не только эмоциональное состояние существенно влияет на телесное, но и телесное состояние существенно влияет на эмоциональное.
Эмоции, нервная система и реакция «разум-тело»
Эмоции и телесное поведение и ощущения связаны друг с другом настолько, что их невозможно разделить. Часто эмоции ощущаются в теле, и эти ощущения возникают в результате активации мышечной, сердечно-сосудистой, эндокринной и вегетативной нервных систем.
Эмоции действительно связаны с различными телесными ощущениями, которые являются культурно универсальными и могут лежать в основе эмоциональных переживаний, а также соответствуют основным физиологическим изменениям, связанным с каждой эмоцией.
Мы часто описываем свои эмоции в терминах телесных метафор, например, описываем любовь как чувство в сердце или ассоциируем страх с понижением температуры тела, как в метафоре "холодные ноги".
Телесная обратная связь соматической и висцеральной активности, рефлекторно активируемой внешними и внутренними событиями, была предложена в качестве значимого источника и фактора, влияющего на эмоции.
Добровольное создание мимики или изменение других телесных явлений, таких как ритм дыхания, фактически стимулирует ассоциируемую эмоцию и вызывает другие физиологические изменения, связанные с этой эмоцией, такие как частота сердечных сокращений и изменение мышечного напряжения.
Мы можем понимать эмоции других людей, моделируя их в своем сознании и теле. Утверждается, что такое моделирование не связано с осознанием.
В некоторых случаях было показано, что распознавание эмоциональных стимулов происходит вне осознания или намерения и, тем не менее, приводит к ожидаемым физиологическим изменениям. Однако некоторые из этих результатов были подвергнуты критике как не обобщающие для большинства обстоятельств, и были получены противоречивые результаты.
В одном из исследований было показано, что когда эмоциональные стимулы не имеют отношения к задаче, ожидаемые мышечные реакции на данную эмоцию не выражаются. Это может свидетельствовать о том, что бессознательное распознавание эмоций не является неизменным и автоматическим, а зависит от когнитивного состояния индивида.
Первичные соматосенсорные отделы коры задействованы в процессе восприятия эмоций, а также их заразительного распространения, и их повреждение нарушает распознавание эмоционального состояния других людей.
Неосознанное моделирование телесных состояний, связанных с эмоциями вегетативных и висцеральных изменений, недавно было признано важным аспектом понимания эмоций других людей.
Обычная мышечная мимикрия, которая, как считается, является "побочным результатом" имитации эмоций, широко распространена при наблюдении за другими людьми и в большей степени проявляется на эмоциональные стимулы. Мы предполагаем, что дыхательный паттерн может быть важным объектом мимикрии при симуляции эмоций других людей и что понимание того, как спектр таких телесных паттернов отображается на спектр эмоций, позволит измерить бессознательное восприятие эмоций и симуляцию эмоциональных состояний тела в исследовательских целях.
Соматоцентрические взгляды, такие как гипотеза соматических маркеров, утверждают, что телесные состояния и ощущения маркируют бессознательные когнитивные оценки, которые стимулируют эмоциональные переживания и в значительной степени определяют поведение и принятие решений. Однако эти гипотезы подвергаются критике за чрезмерную сосредоточенность на влиянии периферии и неправильную интерпретацию фактов.
Мы придерживаемся более умеренной точки зрения, согласно которой, хотя телесные состояния и ощущения могут существенно влиять на эмоциональное сознание и выступать в качестве эмоциональных стимулов, точная работа и принятие решений не зависят от телесных маркеров, а генерация эмоционального опыта не зависит от телесной обратной связи.
Хотя состояния тела не могут вызвать водопад эмоций, как это могут сделать личные события или даже музыка, длительное воздействие таких состояний может существенно изменить эмоциональное состояние. Эти телесные ритмы всегда присутствуют с нами, постепенно провоцируя определенные психические состояния, и поэтому они заслуживают внимания не только тех, кто занимается здравоохранением, но и обычных людей, которым было бы полезно иметь возможность регулировать эмоциональное состояние.
Мы и другие исследователи предположили, что длительные "негативные" ритмы организма могут загнать нас в порочный круг плохого эмоционального состояния, что также приводит к ухудшению физического здоровья.
Положительные и отрицательные эмоции различаются тем, что положительные эмоции повышают согласованность телесных ритмов, а отрицательные - снижают.
Формат определения эмоционального состояния на основе телесных измерений может позволить в будущем разработать более удобные, чем существующие сейчас, приложения обратной связи, позволяющие людям измерять свое эмоциональное состояние и соответствующим образом реагировать на него. Поскольку связь между дыханием и эмоциями является взаимной, люди могут добровольно влиять на свое эмоциональное состояние, изменяя характер дыхания.
Хотя эмоции имеют такую взаимную связь с другими функциями организма, дыхание является особенным, поскольку его можно изменять по собственному желанию.
Паттерн дыхания и эмоциональное состояние
Дыхательный паттерн определяется не только метаболическими потребностями, но и эмоциями. Хотя вопрос о том, имеет ли каждая эмоция свой собственный характер для вегетативных функций (и других физиологических механизмов), является спорным, существует значительная поддержка идеи о том, что действительно существует определенная физиологическая специфика в эмоциональном спектре, а ритм дыхания часто рассматривается как показатель эмоционального состояния.
Большинство событий реального мира вызывают не отдельные и четко выраженные эмоции, а сложную смесь эмоций, которые чаще всего бывают как положительными, так и отрицательными. Это обстоятельство, а также тот факт, что полноценные эмоции в реальном мире зачастую трудно вызвать в лабораторных условиях, затрудняет определение точных физиологических реакций и паттернов конкретных эмоций.
Однако на основании имеющихся исследований можно сделать вывод, что более возбуждающие реакции на отрицательные эмоции (такие как страх, гнев и тревога) приводят к более поверхностному и быстрому дыханию. Это может привести к снижению уровня углекислого газа в крови.
Сознательная модуляция дыхания в сторону замедления и углубления может способствовать усилению положительных эмоций при преобладании отрицательных.
Счастье и связанные с ним положительные эмоции вызывают значительные изменения в дыхании, которые включают увеличение вариабельности дыхательного паттерна, уменьшение приливного объема и времени вдоха. Влияние положительных эмоций на дыхание зависит от степени их возбуждения, причем возбуждающие эмоции увеличивают частоту дыхания.
Периоды отвращения (связанные с патогенами) приводят к подавлению и прекращению дыхания, что, вероятно, является естественной реакцией, позволяющей избежать вдыхания вредного содержимого.
Все больше исследований показывают, что не только эмоциональное состояние влияет на дыхание, но и дыхание влияет на эмоциональное состояние и стимулирует его, даже если человек не осознает этого. Считается, что механизм влияния тела на сознание связан с модуляцией ВНС и распознаванием мозгом интероцептивных ощущений.
Однако дыхание может воздействовать непосредственно на мозг. Появляется все больше доказательств того, что дыхание может оказывать значительное и, казалось бы, прямое воздействие на нейронные колебания в различных областях мозга. Это может синхронизировать нейронную активность и повысить эффективность вычислений.
Было показано, что дыхательный ритм унифицирует глобальную координацию и настройку нейронного огня и динамики в корковых и подкорковых сетях. Дыхательный ритм может даже доминировать над локальными полевыми потенциалами во время покоя.
Было показано, что дыхательная синхронизированная активность в мозге модулирует когнитивную деятельность в зависимости от фазовых свойств дыхательного цикла. Такая модуляция нейронных осцилляций была связана с модуляцией эмоций.
Дыхание также может модулировать гемодинамическую активность, которая оказывает значительное влияние на активность мозга.
Другие реакции на эмоции
В то время как дыхание является периферическим ритмом, имеющим особую связь с сознанием, другие физиологические показатели тоже имеют эмоциональное выражение. К ним относятся сердечно-сосудистые показатели, температура, электродермальные показатели, показатели насыщения крови кислородом, фотоплетизмографические и электромиографические показатели.
Биомаркеры, такие как кортизол, хотя и являются потенциально инвазивными, также могут дать представление об эмоциональном состоянии. Более редкие, но показательные эмоциональные реакции, включая нейронные изменения, выявленные с помощью нейровизуализации, генетические изменения и воспаление, могут быть реализованы в будущих технологиях распознавания эмоций.
Для распознавания эмоций можно использовать даже звуки сердца. Вариабельность сердечного ритма (ВСР) - это мельчайшие колебания синусовых сокращений сердца. Хотя некоторые критикуют эту идею, широко распространено мнение, что ВСР позволяет отличить парасимпатическое состояние от симпатического.
Таким образом, ВСР может быть важным инструментом для выявления дисбаланса ВНС. Высокий уровень ВСР иногда ассоциируется с более позитивным состоянием психики, и показатели ВСР используются для распознавания эмоций.
Сердечно-вагальный контроль (СВК) обычно измеряется с помощью ВСР, указывает на влияние сердечно-сосудистой системы на парасимпатическую нервную систему и может быть важным маркером способности человека регулировать эмоции.
Показатели ВСР также могут быть эффективны для дифференциации эмоционального состояния наряду с психическими эмоциональными расстройствами. Сильный КВК указывает на более сильную вагальную реактивность и восстановление после стрессовых воздействий.
Таким образом, сильная ЦВК в состоянии покоя связана с большей гибкостью ВНС, сердечно-сосудистым здоровьем и способностью реагировать на стресс. Сильная ЧСС также ассоциируется с улучшением когнитивных способностей, таких как внимание, рабочая память и скорость обработки информации.
Низкий уровень ВСР, а значит, и ЦВК, ассоциируется с различными негативными эмоциями (гнев, печаль, страх) и заболеваниями, включая тревожные расстройства, депрессию, сердечно-сосудистые заболевания и повышенный риск смерти. Стрессовые события могут фактически снижать CVC.
Возможно, лучшим показателем эмоциональной валентности является не величина ВСР, а ее когерентность. Положительные эмоции приводят к более когерентному паттерну, возможно, оказывая восстанавливающее действие. Бессвязные эмоции, напротив, приводят к бессвязному паттерну, который, как считается, со временем оказывает разрушающее воздействие на здоровье.
Одним из примеров меры когерентности является синусоидальная форма паттернов сердечного ритма. Таким образом, носимые устройства, предназначенные для распознавания эмоций, должны ориентироваться не только на основные аспекты собранных биометрических данных, но и на закономерности внутри и между типами данных.
Сердечная нервная система может действовать самостоятельно и достаточно сложна, чтобы рассматривать ее как "маленький мозг" с функциями кратковременной и долговременной памяти.
Значительная часть волокон, соединяющих эту систему с мозгом, является афферентными, больше, чем в любом другом органе тела. Таким образом, сердце представляет собой сложный центр обработки и кодирования информации, который также выделяет собственные гормоны и нейротрансмиттеры.
Считается, что таламус играет решающую роль в формировании интегрированного опыта и глобальных когнитивных функций благодаря его плотной глобальной сети с корой головного мозга.
Исследования показали, что ритм афферентной нейронной информации, поступающей от сердца, модулирует активность таламуса, который, таким образом, может оказывать глобальное влияние на мозг. Фронтальные области коры головного мозга, а также моторные области испытывают влияние со стороны сердечной нервной системы, причем это влияние распространяется и на эмоциональную обработку информации.
Спектр эмоций
Учитывая, что эмоции имеют в значительной степени выраженные телесные паттерны, а также подвержены влиянию этих паттернов, возможно, удастся точно отобразить эмоции по физиологическим параметрам. Здесь мы приводим пример такого картирования в сочетании с измерениями ВНС и дыхания.
Эмоции не являются унитарными в том смысле, что существуют различные виды грусти, страха и т.д., поэтому для личного понимания их лучше классифицировать с помощью цветового спектра. В том виде, в котором эмоции рассматриваются в настоящее время, отдельные эмоции иногда вызывают различные физиологические реакции.
Например, грусть вызывает разные физиологические реакции в зависимости от того, является ли она эмпатией или антипатией. Отвращение уникально тем, что может вызывать как парасимпатические, так и симпатические реакции в зависимости от характера реакции (патогенная или связанная с моралью).
Отвращение, связанное с патогенами, можно рассматривать скорее как "первобытную эмоцию", подобно жажде и голоду. Понимание эмоций с помощью такой карты позволит визуально помочь в эмоциональной регуляции, возможно, подсказав, как использовать реакцию "разум-тело".
Mind-body response - это термин, обозначающий психофизиологические изменения, происходящие в результате взаимодействия тела и мозга, в частности, влияние ритмов тела на психологию человека. Развитие такого спектра может выявить воплощения когнитивных процессов.
В связи с отсутствием полной специфики ответов на базовые эмоции большая размерность классификации эмоций может позволить лучше понять их природу, выявить взаимосвязи между ними и создать "навигационные" инструменты для тех, кто стремится регулировать свои эмоции. Регулирование эмоций может осуществляться различными способами, начиная от методов биологической обратной связи и заканчивая техниками телесного реагирования.
Мы утверждаем, что наиболее мощный метод регуляции эмоций, который может практиковать неспециалист, связан с аспектами реакции "ум-тело", и наиболее эффективным из них являются дыхательные техники, такие как пранаяма. Особенность дыхания заключается в том, что оно не только оказывает мощное влияние на психологию и физиологию, но и является ритмом тела, который контролируется добровольно. Это ставит его на первое место среди техник "ум-тело".
Заключение
Раскрывая потенциальную природу интимной связи между телом и разумом, в частности, в области эмоций, мы надеемся подготовить почву для разработки новых технологий и интерфейсов, позволяющих обывателям контролировать и влиять на свое телесное, а значит, и психическое состояние.
Будущие носимые устройства могут использовать различные физиологические показатели, включая дыхание, частоту сердечных сокращений и показатели ВСР, электродермальную активность и т.д., для распознавания эмоций, не нарушая текущей деятельности. В сочетании с методами машинного обучения можно добиться персонального и высокотехнологичного распознавания.
Мы обсудили и рассмотрели природу связи эмоций и тела, чтобы зародить инновации и понимание, и привели базовый пример физиологического спектра эмоций для использования в носимых устройствах с целью создания удобных и понятных интерфейсов для потребителей, помогающих им идентифицировать, регулировать и изменять свое эмоциональное состояние.
Источники
- https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2020.01980/full