«Ульяновский медико-биологический журнал»

BIOLOGICAL SCIENCES

Download article

DOI 10.34014/2227-1848-2025-3-130-139

 

INFLUENCE OF CONTROLLED BREATHING TECHNIQUES ON HEART AUTONOMIC CONTROL SYSTEM

A.K. Odegov, S.V. Bulatetskiy, M.N. Prisakaru

Ryazan State Medical University named after academician I.P. Pavlov, Ministry of Health of the Russian Federation, Ryazan, Russia

 

A controlled breathing technique at a frequency of 0.1 Hz can be used to improve heart function. After a single session, the work of the cardiac regulatory systems increases, the sympathetic influence on heart rhythm is enhanced, and the stress index is significantly reduced.

The objective of the study is to evaluate the potential impact of a single-session controlled breathing technique (6 times per minute) on the heart autonomic control system, stress level in the human body, and environmental adaptation.

Materials and Methods. The study involved 50 third-year students of Ryazan State Medical University, aged 20–22. The experiment was conducted in three stages: collecting baseline data, passing the Schulte test, and controlled breathing at a frequency of 0.1 Hz. Each stage lasted 5 minutes. A cardiointervalogram was recorded at each stage, followed by statistical processing and analysis of selected HRV parameters.

Results. Controlled breathing at a frequency of 0.1 Hz resulted in increased activity of the systems that regulate heart rate (increased parameters of HRV: HR, SDNN, CV, TP, IC, PRSA). Sympathetic influence increased (PHF decreased; PLF and LF/HF ratio increased). The stress index significantly decreased during the third stage.

Conclusion. A single session of controlled breathing at a frequency of 0.1 Hz significantly impacts the activity of the heart autonomic control system. It increases the activity of the regulatory systems in the body, shifts the balance of the autonomic nervous system toward a sympathetic overdrive, and significantly reduces the stress index, which positively impacts the body adaptation to environmental conditions. 

Key words: controlled breathing technique, autonomic heart control system, correction, stress, adaptation.

 

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Author contributions

Research concept and design: Odegov A.K., Bulatetskiy S.V., Prisakaru M.N.

Literature search, participation in the study, data processing: Odegov A.K., Bulatetskiy S.V., Prisakaru M.N.

Statistical data processing: Odegov A.K., Bulatetskiy S.V., Prisakaru M.N.

Data analysis and interpretation: Odegov A.K., Bulatetskiy S.V., Prisakaru M.N.

Text writing and editing: Odegov A.K., Bulatetskiy S.V., Prisakaru M.N.

 

References

  1. Baevskiy R. M., Ivanov G. G., Chireykin L. V. Analiz variabel'nosti serdechnogo ritma pri ispol'zovanii razlichnykh elektrokardiograficheskikh system [Analysis of heart rate variability using various electrocardiographic systems]. Metodicheskie rekomendatsii. Vestnik aritmologii. 2001; 24: 65–83 (in Russian).

  2. Anfilatov I.Yu., Butsko D.A. Osobennosti vegetativnoy regulyatsii serdechno-sosudistoy sistemy sportsmenov [Characteristics of the cardiovascular system autonomic regulation in athletes]. Innovatsii i tekhnologii v biomeditsine. Vladivostok; 2021: 313–315 (in Russian).

  3. Kulagin P.A., Lapkin M.M., Trutneva E.A. Osobennosti gemodinamiki golovnogo mozga i variabel'nosti serdechnogo ritma u molodykh muzhchin pri vypolnenii modeliruemoy kognitivnoy deyatel'nosti s neodinakovoy rezul'tativnost'yu [Peculiarities of brain hemodynamics and heart rhythm variability in young men in performing modeled cognitive activity with unequal effectiveness]. Rossiyskiy mediko-biologicheskiy vestnik imeni akademika I.P. Pavlova. 2023; 31 (1): 79–88. DOI: 10.17816/PAVLOVJ109281 (in Russian).

  4. Thomas B.L., Claassen N., Becker P., Viljoen M. Validity of Commonly Used Heart Rate Variability Markers of Autonomic Nervous System Function. Neuropsychobiology. 2019; 78 (1): 14–26. DOI: 10.1159/000495519.

  5. Baranov D.V. Primenenie vidov dykhatel'noy gimnastiki dlya studentov osnovnogo otdeleniya [Application of types of respiratory gymnastics for students of the basic department]. Innovatsionnye nauchnye issledovaniya. 2021; 10-1 (12): 165–172. DOI: 10.5281/zenodo.5595218 (in Russian).

  6. Biryukova E.V., Vasilyuk N.A., Andrianov V.V. Gendernye osobennosti variabel'nosti serdechnogo ritma i gemodinamicheskogo obespecheniya uchebnoy deyatel'nosti studentov [Gender peculiarities of heart rate variability and hemodynamic basis of students' educational activity]. Rossiyskiy mediko-biologicheskiy vestnik imeni akademika I.P. Pavlova. 2019; 27 (2): 188–196. DOI: 10.23888/PAVLOVJ2019272 (in Russian).

  7. Klassina S.Ya. Gipoventilyatsionnoe dykhanie kak sredstvo povysheniya adaptivnosti organizma cheloveka k intensivnoy fizicheskoy rabote do otkaza [Hypoventilation breathing as a means of increasing the adaptability of the human body to intense physical work to failure]. Biomeditsinskaya radioelektronika. 2022; 25 (2–3): 15–21. DOI: 10.18127/j15604136-202202-02 (in Russian).

  8. Byalovskiy Yu.Yu., Rakitina I.S. Patofiziologicheskie mekhanizmy rezistivnogo dykhaniya [Pathophysiological mechanisms of resistive breathing]. Rossiyskiy mediko-biologicheskiy vestnik imeni akademika I.P. Pavlova. 2021; 29 (2): 219–226. DOI: 10.17816/PAVLOVJ34788 (in Russian).

  9. Thomas B.L., Claassen N., Becker P., Viljoen M. Validity of commonly used heart rate variability markers of autonomic nervous system function. Neuropsychobiology. 2019; 78 (1): 14–26. DOI: 10.1159/000495519.

  10. Koch C., Wilhelm M., Salzmann S. A meta-analysis of heart rate variability in major depression. Psychological Medicine. 2019; 49 (12): 1948–1957. DOI: 10.1017/S0033291719001351.

  11. Mal'tsev V.P., Govorukhina A.A., Mal'kov O.A. Osobennosti variabel'nosti serdechnogo ritma studentov v zavisimosti ot pola i tipa vegetativnoy regulyatsii [Peculiarities of students’ heart rate variability depending on gender and type of vegetative regulation.]. Uchenye zapiski Krymskogo federal'nogo universiteta imeni V.I. Vernadskogo. Biologiya. Khimiya. 2022; 8 (4): 126–135 (in Russian).

  12. Song H.S., Lehrer P.M. The effects of specific respiratory rates on heart rate and heart rate variability. Applied psychophysiology and biofeedback. 2003; 28 (1): 13. DOI: 10.1023/A:1022312815649.

  13. Vaschillo E.G., Vaschillo B., Lehrer P.M. Characteristics of resonance in heart rate variability stimulated by biofeedback. Applied psychophysiology and biofeedback. 2006; 31 (2): 129. DOI 10.1007/s10484-006-9009-3.

  14. Seliverstova V.V., Naletov A.A. Reaktsiya mekhanizmov regulyatsii na proizvol'nuyu giperventilyatsiyu u sportsmenov [Response of regulatory mechanisms to voluntary hyperventilation in athletes]. Itogovaya nauch.-prakt. konf. prof.-prepodavat. sostava Nats. gos. un-ta fiz. kul'tury, sporta i zdorov'ya im. P.F. Lesgafta, Sankt-Peterburg, 2021 g., posvyashch. Dnyu ros. Nauki [Final science-to-practice conference of the teaching staff of the P.F. Lesgaft National State University of Physical Education, Sports and Health, St. Petersburg, 2021, dedicated to the Day of Russian Science]. St. Petersburg; 2022: 50–52. DOI: 10.18720/SPBPU/2/id23-259 (in Russian).

  15. Vagin Yu.E., Klassina S.Ya., Fudin N.A. Variabel'nost' serdechnogo ritma pri skorostno-silovoy nagruzke sportsmenov posle gipoventilyatsionnoy trenirovki [Heart rate variability during speed-strength load of athletes after hypoventilation training]. Sportivnaya meditsina: nauka i praktika. 2022; 12 (2): 67–72. DOI: 10.47529/2223-2524.2022.2.5 (in Russian).

  16. Vychegzhanina E.V., Mazurenko E.A., Nizhevenko V.N. Dykhatel'nye praktiki v prikladnoy fizicheskoy kul'ture kak sredstvo snyatiya stressa i uluchsheniya kognitivnykh funktsiy u studentov vysshey shkoly [Respiratory practices in applied physical education as a means of stress relief and improvement of cognitive functions of the higher school students]. Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgafta. 2021; 7 (197): 52–56. DOI: 10.34835/issn.2308-1961 (in Russian).

  17. De Godoy M.F. Nonlinear Analysis of Heart Rate Variability: A Comprehensive Review. J. Cardiology and Therapy. 2016; 10 (3): 528. DOI: 10.17554/j.issn.2309-6861.2016.03.101-4.

  18. Barsukova L.A. Statisticheskie metody analiza dannykh v reshenii prakticheskikh zadach [Statistical methods of data analysis in solving practical problems]. Ustoychivost' i transformatsii razvitiya ekonomicheskikh protsessov: sb. materialov i dokl. Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. nauch.-ped. rabotnikov, magistrantov i studentov [Sustainability and transformation of economic processes development: Proceedings of the International science-to-practice conference of teaching staff, researchers, master's degree students and students]. Krasnodar; 2022: 19–22 (in Russian).

  19. Fudin N.A., Klassina S.Ya., Pigareva S.N. Gipoventilyatsionnaya trenirovka i sportivnaya rabotosposobnost' [Hypoventilation training and athletic performance]. Vestnik sportivnoy nauki. 2020; 5: 23–26

    (in Russian).

  20. Kochetkova I.V., Fursova E.A. Indeks funktsional'nykh izmeneniy v otsenke adaptatsionnogo sostoyaniya komorbidnykh patsientov pri vklyuchenii v kompleksnuyu terapiyu trimetazidina [Index of functional changes in assessment of adaptation status of patients with comorbidity for inclusion of trimetazidine in complex therapy]. Nauka molodykh (Eruditio Juvenium). 2020; 8 (1): 5–14. DOI: 10.23888/HMJ2020815-14 (in Russian).

Received January 21, 2025; accepted June 09, 2025.

 

Information about the authors

Odegov Aleksey Konstantinovich, Teaching Assistant, Chair of Pathophysiology, Ryazan State Medical University named after academician I.P. Pavlov, Ministry of Health of the Russian Federation. 390026, Russia, Ryazan, Vysokovol'tnaya St., 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: http://orcid.org/0009-0009-3426-6732

Bulatetskiy Sergey Vladislavovich, Doctor of Sciences (Medicine), Associate Professor, Chair of Pathophysiology, Ryazan State Medical University named after academician I.P. Pavlov, Ministry of Health of the Russian Federation. 390026, Russia, Ryazan, Vysokovol'tnaya St., 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-6023-7523

Prisakaru Marina Nikolaevna, Teaching Assistant, Chair of Pathophysiology, Ryazan State Medical University named after academician I.P. Pavlov, Ministry of Health of the Russian Federation. 390026, Russia, Ryazan, Vysokovol'tnaya St., 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: http://orcid.org/0009-0004-1287-5282

 

For citation

Odegov A.K., Bulatetskiy S.V., Prisakaru M.N. Izuchenie vliyaniya metodiki upravlyaemogo dykhaniya na sistemu vegetativnogo upravleniya serdtsem [Influence of controlled breathing techniques on heart autonomic control system]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2025; 3: 130–139. DOI: 10.34014/2227-1848-2025-3-130-139 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 612.19

DOI 10.34014/2227-1848-2025-3-130-139

 

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕТОДИКИ УПРАВЛЯЕМОГО ДЫХАНИЯ НА СИСТЕМУ ВЕГЕТАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СЕРДЦЕМ

А.К. Одегов, С.В. Булатецкий, М.Н. Присакару

ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Рязань, Россия

 

Методику управляемого дыхания с частотой 0,1 Гц можно использовать для коррекции работы системы вегетативного управления сердцем. После одного сеанса применения данной методики увеличивается напряженность работы регуляторных систем сердца, усиливается симпатическое влияние на сердечный ритм и значительно снижается стресс-индекс.

Цель. Оценка возможного влияния методики управляемого дыхания с частотой 6 раз в минуту на СВУС, уровень стресса в организме человека и адаптацию к среде при однократном применении.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 50 студентов 3-го курса РязГМУ в возрасте 20–22 лет. Эксперимент проводился в три этапа: первый этап – сбор исходных данных, второй – выполнение теста Шульте, третий – управляемое дыхание с частотой 0,1 Гц. Длительность этапов составила 5 минут. На каждом из них осуществлялась запись кардиоинтервалограммы с последующей статистической обработкой и анализом некоторых показателей ВСР.

Результаты. Управляемое дыхание с частотой 0,1 Гц приводило к повышению активности систем, осуществляющих регуляцию ритма сердца (увеличение показателей ВСР: HR, SDNN, CV, TP, IC, ПАРС). Росло влияние симпатического отдела (PHF снижался, PLF и индекс LF/HF повышались). Стресс-индекс резко снижался на третьем этапе.

Выводы. Методика управляемого дыхания с частотой 0,1 Гц при однократном применении существенно влияет на показатели работы СВУС: повышается активность регуляторных систем в организме, смещается баланс вегетативной нервной системы в сторону преобладания симпатических влияний, но при этом резко снижается стресс-индекс, что положительно влияет на адаптацию организма человека к условиям среды.

Ключевые слова: методика управляемого дыхания, система вегетативного управления сердцем, коррекция, стресс, адаптация.

 

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

Концепция и дизайн исследования: Одегов А.К., Булатецкий С.В., Присакару М.Н.

Литературный поиск, участие в исследовании, обработка материала: Одегов А.К., Булатецкий С.В., Присакару М.Н.

Статистическая обработка данных: Одегов А.К., Булатецкий С.В., Присакару М.Н.

Анализ и интерпретация данных: Одегов А.К., Булатецкий С.В., Присакару М.Н.

Написание и редактирование текста: Одегов А.К., Булатецкий С.В., Присакару М.Н.

 

Литература

  1. Баевский Р. М., Иванов Г. Г., Чирейкин Л. В. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем. Методические рекомендации. Вестник аритмологии. 2001; 24: 65–83.

  2. Анфилатов И.Ю., Буцко Д.А. Особенности вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы спортсменов. Инновации и технологии в биомедицине. Владивосток; 2021: 313–315.

  3. Кулагин П.А., Лапкин М.М., Трутнева Е.А. Особенности гемодинамики головного мозга и вариабельности сердечного ритма у молодых мужчин при выполнении моделируемой когнитивной деятельности с неодинаковой результативностью. Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2023; 31 (1): 79–88. DOI: 10.17816/PAVLOVJ109281.

  4. Thomas B.L., Claassen N., Becker P., Viljoen M. Validity of Commonly Used Heart Rate Variability Markers of Autonomic Nervous System Function. Neuropsychobiology. 2019; 78 (1): 14–26. DOI: 10.1159/000495519.

  5. Баранов Д.В. Применение видов дыхательной гимнастики для студентов основного отделения. Инновационные научные исследования. 2021; 10-1 (12): 165–172. DOI: 10.5281/zenodo.5595218.

  6. Бирюкова Е.В., Василюк Н.А., Андрианов В.В. Гендерные особенности вариабельности сердечного ритма и гемодинамического обеспечения учебной деятельности студентов. Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2019; 27 (2): 188–196. DOI: 10.23888/

    PAVLOVJ2019272.

  7. Классина С.Я. Гиповентиляционное дыхание как средство повышения адаптивности организма человека к интенсивной физической работе до отказа. Биомедицинская радиоэлектроника. 2022; 25 (2–3): 15–21. DOI: 10.18127/j15604136-202202-02.

  8. Бяловский Ю.Ю., Ракитина И.С. Патофизиологические механизмы резистивного дыхания. Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2021; 29 (2): 219–226. DOI: 10.17816/PAVLOVJ34788.

  9. Thomas B.L., Claassen N., Becker P., Viljoen M. Validity of commonly used heart rate variability markers of autonomic nervous system function. Neuropsychobiology. 2019; 78 (1): 14–26. DOI: 10.1159/000495519.

  10. Koch C., Wilhelm M., Salzmann S. A meta-analysis of heart rate variability in major depression. Psychological Medicine. 2019; 49 (12): 1948–1957. DOI: 10.1017/S0033291719001351.

  11. Мальцев В.П., Говорухина А.А., Мальков О.А. Особенности вариабельности сердечного ритма студентов в зависимости от пола и типа вегетативной регуляции. Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2022; 8 (4): 126–135.

  12. Song H.S., Lehrer P.M. The effects of specific respiratory rates on heart rate and heart rate variability. Applied psychophysiology and biofeedback. 2003; 28 (1): 13. DOI: 10.1023/A:1022312815649.

  13. Vaschillo E.G., Vaschillo B., Lehrer P.M. Characteristics of resonance in heart rate variability stimulated by biofeedback. Applied psychophysiology and biofeedback. 2006; 31 (2): 129. DOI 10.1007/s10484-006-9009-3.

  14. Селиверстова В.В., Налетов А.А. Реакция механизмов регуляции на произвольную гипервентиляцию у спортсменов. Итоговая науч.-практ. конф. проф.-преподават. состава Нац. гос. ун-та физ. культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург, 2021 г., посвящ. Дню рос. Науки. СПб.; 2022: 50–52. DOI: 10.18720/SPBPU/2/id23-259.

  15. Вагин Ю.Е., Классина С.Я., Фудин Н.А. Вариабельность сердечного ритма при скоростно-силовой нагрузке спортсменов после гиповентиляционной тренировки. Спортивная медицина: наука и практика. 2022; 12 (2): 67–72. DOI: 10.47529/2223-2524.2022.2.5.

  16. Вычегжанина Е.В., Мазуренко Е.А., Нижевенко В.Н. Дыхательные практики в прикладной физической культуре как средство снятия стресса и улучшения когнитивных функций у студентов высшей школы. Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. 2021; 7 (197): 52–56. DOI: 10.34835/issn.2308-1961.

  17. De Godoy M.F. Nonlinear Analysis of Heart Rate Variability: A Comprehensive Review. J. Cardiology and Therapy. 2016; 10 (3): 528. DOI: 10.17554/j.issn.2309-6861.2016.03.101-4.

  18. Барсукова Л.А. Статистические методы анализа данных в решении практических задач. Устойчивость и трансформации развития экономических процессов: сб. материалов и докл. Междунар. науч.-практ. конф. науч.-пед. работников, магистрантов и студентов. Краснодар; 2022: 19–22.

  19. Фудин Н.А., Классина С.Я., Пигарева С.Н. Гиповентиляционная тренировка и спортивная работоспособность. Вестник спортивной науки. 2020; 5: 23–26.

  20. Кочеткова И.В., Фурсова Е.А. Индекс функциональных изменений в оценке адаптационного состояния коморбидных пациентов при включении в комплексную терапию триметазидина. Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2020; 8 (1): 5–14. DOI: 10.23888/HMJ2020815-14.

Поступила в редакцию 21.01.2025; принята 09.06.2025.

 

Авторский коллектив

Одегов Алексей Константинович – ассистент кафедры патофизиологии, ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: http://orcid.org/0009-0009-3426-6732

Булатецкий Сергей Владиславович – доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры патофизиологии, ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-6023-7523

Присакару Марина Николаевна – ассистент кафедры патофизиологии, ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: http://orcid.org/0009-0004-1287-5282

 

Образец цитирования

Одегов А.К., Булатецкий С.В., Присакару М.Н. Изучение влияния методики управляемого дыхания на систему вегетативного управления сердцем. Ульяновский медико-биологический журнал. 2025; 3: 130–139. DOI: 10.34014/2227-1848-2025-3-130-139.