Se considera que el estrés prolongado y de alta intensidad influye en la patogénesis de la enfermedad física al causar estados afectivos negativos, que a su vez ejercen efectos directos sobre procesos biológicos o patrones de comportamiento que influyen en el riesgo de desarrollar alguna enfermedad (Cohen et al., 2007; Epel et al., 2018; Pulopulos et al., 2018; Thoits, 2010; Wirtz & von Känel, 2017).
Las investigaciones que estudian el cerebro durante la exposición a eventos potencialmente estresantes, son una herramienta importante para comprender su biología y su impacto en distintos sistemas. Las alteraciones en los sistemas neurobiológicos, como el sistema nervioso autónomo (SNA) y el eje hipotálamo-pituitario-suprarrenal (HPA), contribuyen al desarrollo y mantenimiento de problemas psicológicos y de comportamiento, después de experiencias traumáticas (Schuurmans et al., 2021).
Con la evaluación psicofisiológica se puede monitorear el tipo de respuesta o reactividad biológica que las personas presentan ante situaciones adversas, lo cual aporta información para comprender la relación entre mecanismos psicológicos y neurofisiológicos (Uchino et al., 2019). En el ámbito de la psicofisiología aplicada, evaluar el tipo de reactividad al estrés contribuye a la identificación de personas vulnerables o en riesgo de desarrollar problemas de salud asociados con este fenómeno (Arena & Schwartz, 2016). Este tipo de evaluación consiste en analizar las características de variables fisiológicas de diversos sistemas del organismo, como el autonómico, neuroendocrino, inmune y cardiovascular, en condiciones de estrés (Liu et al., 2017; McEwen, 2007; Morera et al., 2019). Entre las señales fisiológicas más comunes destacan, la respuesta muscular, la presión sanguínea, la conductancia de la piel, la temperatura periférica, la actividad cardiaca, los niveles de cortisol, de alfa amilasa e interleucinas (Herborn et al., 2015; Luijcks et al., 2014; Pole, 2007; Sánchez-Reolid et al., 2020).
La respuesta al estrés se estudia frecuentemente en escenarios de laboratorio, utilizando protocolos con características específicas desarrolladas para dicho fin (Kogler et al., 2015). La reactividad fisiológica obtenida mediante estos paradigmas es similar y comparable con la reacción que se experimenta en la vida real ante situaciones estresantes (Henze et al., 2017). Para inducir el estrés se usan estímulos o estresores, que se pueden clasificar como físicos (ambientales y fisiológicos) o psicológicos (cognitivos y emocionales) (Bali & Jaggi, 2015). Como las personas difieren en su respuesta ante los diferentes tipos de estresores (Ginty el al., 2017) no se tiene una evaluación psicofisiológica del estrés única, universalmente aceptada.
Debido a que la reactividad al estrés se asocia drásticamente con la morbilidad y mortalidad cardiacas, las respuestas proinflamatorias, la hiperreactividad hormonal y las enfermedades crónicas, existe un interés creciente en el estudio de biomarcadores que faciliten el monitoreo de respuestas adaptativas o desadaptativas ante situaciones de estrés psicosocial (Hänsel et al., 2010; Kiecolt-Glaser et al., 2020; Lischke et al., 2018). Mediante la variabilidad de la frecuencia cardiaca (VFC) se pueden monitorear la regulación autonómica cardiovascular (Melillo et al., 2011). Sin embargo, se debe comprender que la modulación de la actividad autonómica no depende exclusivamente de la coactivación específica de las ramas simpática y parasimpática, en su lugar, debemos pensar en una flexibilidad autonómica denominada regulación alostática, conceptualizada como el medio para conseguir la estabilidad del funcionamiento cardiovascular, a pesar de los cambios o exigencias del ambiente como el estrés ortostático, el ejercicio, o las respuestas de pelea o huida (Berntson et al., 2008).
La VFC es el fenómeno asociado con la variación del tiempo entre cada latido cardiaco que se puede analizar con diferentes métodos matemáticos (Task Force, 1996), algunos métodos reflejan la modulación autonómica del corazón. Esta regulación autonómica puede darse por cambios recíprocos, por activación independiente o por coactivación de ambas ramas del SNA (Norman et al., 2014). Se considera que en condiciones normales, la regulación de la VFC es predominantemente parasimpática, pero ante la aparición de situaciones estresantes existe un retiro de la influencia vagal y un incremento en la actividad de la rama simpática, reduciendo dicha variación y sugiriendo poca flexibilidad autonómica (Schiweck et al., 2018). Los paradigmas de investigación que utilizan los análisis espectrales de la VFC, reportan niveles disminuidos de la frecuencia alta (HF por sus siglas en inglés), asociados con actividad parasimpática, ante condiciones de estrés. Así mismo, se reportan niveles elevados de la frecuencia baja (LF por sus siglas en inglés), que se asocian con activación simpática, aunque la respuesta de LF es menos consistente que HF (Schneider & Schwerdtfeger, 2020).
Se considera que la VFC puede representar un índice de flexibilidad y adaptación del organismo ante las situaciones estresantes. Dicha plasticidad está mediada por la inervación vagal de la actividad cardiaca y es monitoreada por medio del análisis espectral de la VFC. La presencia de una VFC alta acompañada de activación en la banda HF del análisis espectral, antes y/o durante las tareas estresantes de laboratorio se asocia con una mayor resiliencia cognitiva, una regulación emocional adecuada y una mejor modulación de los niveles de cortisol, así como de respuestas cardiovasculares e inflamatorias (Perna et al., 2020). Sin embargo, al monitorear la respuesta cardiaca, es importante considerar que los protocolos verbales (tarea de estrés social, discurso, o prueba de Stroop) alteran la respuesta cardiovascular e interfieren con la medición de la reactividad ante el estrés agudo (Brugnera et al., 2018).
El estudio de la reactividad cardiaca ante el estrés psicológico ha contribuido a comprender el papel de la modulación autonómica como un indicador de la vulnerabilidad fisiológica ante las enfermedades físicas o mentales. Sin embargo, la mayoría de los reportes científicos en este campo, describen sus resultados apoyados en la estadística descriptiva y las medidas de tendencia central, que, si bien nos ayudan a conocer la disposición de los puntajes en la mayoría de la población estudiada, también demerita las diferencias individuales respecto de dicha reactividad. Por esta razón, consideramos que hacen falta estudios sobre la especificidad de la reactividad cardiaca ante la evocación de eventos estresantes que nos ayuden a clasificar la respuesta de la VFC de forma particular y faciliten la conformación de subgrupos que permitan caracterizar la reactividad al estrés y su abordaje clínico. Los objetivos de este estudio fueron explorar la efectividad de un estímulo de evocación del estrés para provocar reactividad en el funcionamiento cardíaco y explorar si la caracterización específica de dicha reactividad tiene alguna relevancia clínica.
Método
Participantes
La muestra inicial consistió en dos grupos de estudiantes de nuevo ingreso a la Universidad quienes participaron en este estudio durante el periodo comprendido entre julio de 2016 a agosto de 2017. El primer grupo (G1) incluyó a 42 participantes con una edad promedio de 19.2 (DE = 2.2) del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, de los cuales 71% eran mujeres. El segundo grupo (G2) incluyó a 52 participantes (82% mujeres) con una edad promedio de 18.5 (DE = 2.5), de la Facultad de Psicología de la Universidad Nacional Autónoma de México. Se crearon 4 subgrupos dependiendo el tipo de reactividad cardiaca al estrés, el grupo G1 se dividió en los subgrupos G1-↑ (incremento) y G1-↓ (decremento). Asimismo, del grupo G2 se obtuvieron los subgrupos G2-↑ (incremento) y G2-↓ (decremento).
Mediante entrevista se verificó que ninguno de los participantes reportara problemas médicos o psiquiátricos. A los participantes de ambos grupos se les proporcionó información sobre el procedimiento de evaluación y posteriormente firmaron una carta de consentimiento informado, todos los procedimientos del estudio se realizaron de acuerdo con la Declaración de Helsinki.
Procedimiento
La evaluación psicofisiológica tuvo tres condiciones; línea base (LB), estrés (ES) y recuperación. Cada condición duró 5 minutos. Las instrucciones dadas a los participantes, la ejecución de la evaluación y la colocación de los sensores se uniformizó para ambos grupos. Los registros se realizaron en un horario de 10:00 a.m. a la 1:00 p.m. Todos los registros se hicieron con los participantes sentados y con los ojos cerrados. En la LB se les pidió a los participantes que permanecieran quietos, sin hablar y sin moverse. La condición de estrés consistió en recordar una situación estresante de la vida diaria. La condición de recuperación fue similar a la LB. Al concluir la condición de estrés, se realizó una breve entrevista para verificar la pertinencia del recuerdo elegido, así como, la percepción de emociones experimentadas y su intensidad.
Las variables fisiológicas registradas fueron el volumen del flujo sanguíneo, la respiración, la temperatura periférica y la actividad cardiaca mediante el electrocardiograma (ECG). Se usó un equipo Pro-Comp Infinity (Thought Technology Ltd, Canada). Para este estudio solo se analizó la actividad cardiaca de las condiciones de Línea base (LB) y estrés (ES). La señal de ECG se exportó en formato de texto con una frecuencia de muestreo de 2048 muestras por segundo, los intervalos entre latidos cardíacos se obtuvieron mediante el software QRSTool versión 1.2.2 (Allen et al., 2007). Para calcular las medidas de la VFC se usó el software Kubios HRV (Tarvainen et al., 2014).
Instrumentos y mediciones
Medidas de la VFC. Se calculó el periodo cardíaco (PC) y por medio del periodograma de Welch´s basado en la transformada rápida de Fourier se calcularon la frecuencia baja (LF por sus siglas en inglés) 0.04- 0.15 Hz y la frecuencia alta (HF por sus siglas en inglés) 0.15-0.4 Hz. La densidad de poder espectral de LF y HF se representó con el logaritmo natural (ln) de la unidad en ms2.
Reactividad al estrés. La reactividad al estrés se puede evaluar en términos de la diferencia entre la condición de estrés y una condición de comparación. La reactividad se consideró de incremento cuando el valor de la condición de ES fue mayor a la LB, si el valor de la condición de estrés fue menor a la LB la reactividad se consideró como disminución. La reactividad al estrés se obtuvo para las tres medidas de la VFC.
Análisis estadísticos
Se encontró que todas las variables de ambos grupos tuvieron distribución normal por lo que se usó la prueba t de Student para comparar las condiciones de LB y estrés. Por otro lado, se encontró que algunas variables de los 4 subgrupos no tuvieron distribución normal, por lo que la comparación se realizó con la prueba de los rangos con signo de Wilcoxon, se estableció el nivel de significancia en p<.05.
Resultados
Por medio de la prueba t de Student se encontraron diferencias significativas entre las condiciones de LB y ES. Las tendencias indican disminución estadísticamente significativa en las medidas de HF y PC en ambos grupos. La medida de LF aumentó en la condición de estrés en ambos grupos, pero con significancia estadística sólo en el segundo grupo (ver Tabla 1).
Medida | LB | ES | t | gl | p | d de Cohen | IC 95% | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
G1 (n = 42) | LF (ln) | 6.2 (.9) | 6.3 (.8) | -.15 | 41 | ns | -.02 | [-.33, .28] |
HF (ln) | 6.9 (.7) | 6.5 (.9) | 6.11 | 41 | <.001 | .94 | [.57, 1.3] | |
PC (ms) | 822 (95) | 799 (94) | 4.84 | 41 | <.001 | .75 | [.4, 1.1] | |
G2 (n = 52) | LF (ln) | 6.4 (.8) | 6.6 (.8) | -2.1 | 51 | .04 | -.29 | [-.36, -.01] |
HF (ln) | 6.8 (.9) | 6.5 (.9) | 4.39 | 51 | <.001 | .61 | [.17, .45] | |
PC (ms) | 831 (90) | 800 (80) | 6.71 | 51 | <.001 | .93 | [21.7, 40.2] |
Notas: media (DE), IC = intervalo de confianza [inferior, superior], gl = grado de libertad, G1= primer grupo, G2 = segundo grupo, LB = línea base, Es = estrés, ns = no significativo, n = número de participantes, LF = frecuencia baja, HF = frecuencia alta, PC = periodo cardiaco, ln = logaritmo natural, ms = milisegundos.
En los subgrupos formados de acuerdo con el tipo de reactividad al estrés, se encontró que en los subgrupos de G1 hubo mayor porcentaje de participantes que presentaron reducciones en HF (86%) y PC (74%), así como aumento en LF (57%). De forma parecida, en los subgrupos de G2 hubo mayor porcentaje de participantes que presentaron reducciones en HF (77%) y PC (83%), así como incremento en LF (67%) (ver Tabla 2).
Medida | G1-↑ | G1-↓ | G2-↑ | G2-↓ |
---|---|---|---|---|
HF | 14% (n = 6) | 86% (n = 36) | 23% (n = 12) | 77% (n = 40) |
LF | 57% (n = 24) | 43% (n = 18) | 67% (n = 35) | 33% (n = 17) |
PC | 26% (n = 11) | 74% (n = 31) | 17% (n = 9) | 83% (n =43) |
Notas: n= número de participantes, G1-↑: subgrupo 1 asociado con incremento, G1-↓: subgrupo 1 asociado con disminución, G2-↑: subgrupo 2 asociado con incremento, G2-↓: subgrupo 2 asociado con disminución, LF = frecuencia baja, HF = frecuencia alta, PC = periodo cardiaco.
Al evaluar la coincidencia entre las medidas de HF y LF de acuerdo con el tipo de reactividad, en G1 se encontró que los participantes que presentaron incrementos en HF (n=6), el 83% coincidió con incrementos en LF; mientras que los participantes que presentaron disminuciones en HF (n=36), el 47% coincidió con disminuciones en LF. Los participantes que presentaron incrementos en LF (n=24), el 21% coincidió con incrementos en HF; mientras que los participantes que tuvieron disminuciones en LF (n=18), el 94% coincidió con disminuciones en HF.
Además, en G2 se encontró que los participantes que presentaron incrementos en HF (n=12), el 83% coincidió con incrementos en LF; mientras que los participantes que presentaron disminuciones en HF (n=40), el 62% coincidió con disminuciones en LF. De los participantes que presentaron incrementos en LF (n=35), el 29% coincidió con incrementos en HF; mientras que de los participantes que tuvieron disminuciones en LF (n=17), el 88% coincidió con disminuciones en HF. En general, se observó coincidencia en el incremento o disminución de ambas bandas en el 60.6% de los casos.
Respecto a la coincidencia entre las medidas del PC y HF, en G1 se encontró que los participantes que presentaron disminuciones en el PC (n=31), el 94% coincidieron con disminuciones en HF; mientras que los participantes que presentaron incrementos en el PC (n=11), el 36% coincidió con incrementos en HF. Asimismo, en G2 se encontró que los participantes que presentaron disminuciones en el PC (n=43), el 76% coincidió con disminuciones en HF; mientras que los participantes que presentaron incrementos en el PC (n=9), el 20% coincidió con incrementos en HF.
En cuanto a la coincidencia entre las medidas del PC y LF, en G1 se encontró que los participantes que presentaron disminuciones en el PC (n=31), el 45% coincidió con disminuciones en LF; mientras que los participantes que presentaron incrementos en el PC (n=11), el 64% coincidió con incrementos en LF. Asimismo, en G2 se encontró que los participantes que presentaron disminuciones en el PC (n=43), el 36% coincidió con disminuciones en LF; mientras que los participantes que presentaron incrementos en el PC (n=9), el 78% coincidió con incrementos en LF.
Respecto a la concordancia en el tipo de reactividad de las tres medidas de la VFC, se encontraron porcentajes bajos con 33% (n=17) en G1 y 29% (n=15) en G2. De estas coincidencias, predominaron las disminuciones con 82% en G1 y 87% en G2. Finalmente, de la clasificación de subgrupos con base en su tipo de reactividad, en todas las medidas de la VFC se encontraron diferencias significativas entre las dos condiciones de la evaluación psicofisiológica. Las diferencias significativas se presentaron incluso en los subgrupos con pocos participantes como G1-↑ en HF y G2-↑ en el PC (ver Tabla 3).
Subgrupo | Medida | LB | ES | Z | p |
---|---|---|---|---|---|
LF (ln) | 5.6 (5.2-6.3) | 6.3 (5.9-6.7) | -4.29 | <.001 | |
G1-↑ | HF (ln) | 6.8 (6.4-7.1) | 6.9 (6.8-7.3) | -2.2 | .028 |
PC (ms) | 843 (714-899) | 844 (714-907) | -2.93 | .003 | |
LF (ln) | 6.7 (6-7.6) | 6 (5.4-6.6) | -3.72 | <.001 | |
G1-↓ | HF (ln) | 6.8 (6.3-7.5) | 6.3 (5.9-7.1) | -5.23 | <.001 |
PC (ms) | 801 (759-894) | 772 (720-851) | -4.86 | <.001 | |
LF (ln) | 6.2 (5.7-6.7) | 6.9 (6.2-7.4) | -5.09 | <.001 | |
G2-↑ | HF (ln) | 6.4 (6-7.5) | 6.8 (6.1-7.7) | -3.06 | .002 |
PC (ms) | 783 (733-814) | 797 (749-831) | -2.7 | .008 | |
LF (ln) | 6.6 (6.2-7.2) | 6.2 (5.7-6.6) | -3.62 | <.001 | |
G2-↓ | HF (ln) | 7.1 (6.2-7.6) | 6.6 (5.6-7.2) | -5.44 | <.001 |
PC (ms) | 817 (787-917) | 785 (738-863) | -5.7 | <.001 |
Notas: mediana (Percentil 25- Percentil 75), Z = valor Z de la prueba de los rangos con signo de Wilcoxon, G1-↑: subgrupo 1 asociado con incremento, G1-↓: subgrupo 1 asociado con disminución, G2-↑: subgrupo 2 asociado con incremento, G2-↓: subgrupo 2 asociado con disminución, LB = línea base, Es = estrés, LF = frecuencia baja, HF = frecuencia alta, PC = periodo cardiaco, ln = logaritmo natural, ms = milisegundos.
Discusión
En un artículo de revisión, Kim y colaboradores describen que la mayoría de los estudios que emplean el análisis en el dominio de la frecuencia de la VFC, para evaluar la respuesta psicofisiológica del estrés, reportan disminución de HF como el resultado más consistente (Kim et al., 2018). Una característica de la medida HF es que permite monitorear la influencia vagal sobre el funcionamiento cardíaco (Berntson et al., 2007; Thomas et al., 2019). Además, se considera que el predominio de HF puede ser un índice del control central del funcionamiento cardíaco realizado por la red autonómica central, y que involucra regiones cerebrales, tales como, la corteza prefrontal, la ínsula, la amígdala, la sustancia gris periacueductal, el puente y la médula espinal (Mulcahy et al., 2019). Los resultados obtenidos en el presente estudio son coherentes respecto de la consistencia de HF para monitorear la reactividad cardiaca ante estímulos estresantes en ambas poblaciones de estudiantes evaluadas, lo que sugiere que la evocación de eventos es un estresor adecuado para provocar una reactividad fisiológica.
A diferencia de HF, los resultados de la medida LF fueron menos consistentes ya que sólo un grupo mostró incremento significativo debido al estrés. La falta de consistencia coincide con otros estudios en los que se describe el efecto de los estímulos estresantes sobre LF. En este sentido, algunos estudios reportan incrementos significativos (Delaney & Brodie, 2000; Endukuru & Tripathi, 2016), otros, disminuciones significativas (Vazan et al., 2017), y en algunos más, cambios no significativos (Filaire et al., 2010). La caracterización de los participantes, de acuerdo con su tipo de reactividad, permitió identificar un mayor número de participantes de G2 con incrementos en LF, lo cual pudo influir en la valoración de diferencia estadísticamente significativa, en este grupo.
Uno de los objetivos fundamentales del uso de la VFC en los paradigmas conductuales relacionados al estrés, es realizar inferencias más específicas sobre la regulación autonómica de la función cardiaca (de Geus et al., 2018). Existen algunos paradigmas psicofisiológicos que, de no ser debidamente controlados, pueden producir resultados inesperados en las evaluaciones de estrés, como los efectos techo y piso (Arena & Schwartz, 2016; Goldberger et al., 2001; O´Regan et al., 2014;). En la presente investigación, se procuró controlar este aspecto por medio de periodos de adaptación previos al inicio del registro, en las condiciones subsecuentes no se aplicó fase de adaptación ya que consideramos los cambios fisiológicos como parte de las reacciones individuales, de gran importancia en el ámbito clínico.
De acuerdo con el modelo del espacio autonómico (Berntson et al.,1991; Berntson et al.,1994), existen dos formas generales en la regulación autonómica de la actividad cardiaca: una implica el funcionamiento acoplado de ambas ramas del SNA, mientras que la otra involucra el funcionamiento desacoplado. Con la caracterización de la reactividad ante el estrés realizada en el presente estudio, se puede asociar la interacción entre las medidas de HF y LF con la tipología propuesta en el modelo del espacio autonómico. Así, la población estudiada presentaría un modo acoplado que se puede dividir en dos subgrupos: 1) coactivación cuando ambas medidas incrementan; 2); y un subgrupo desacoplado, con una función antagónica cuando una medida aumenta y la otra disminuye.
Un aspecto relevante a considerar, es la pertinencia de utilizar LF como un índice de actividad simpática. Si LF representa un índice confiable de actividad simpática, los resultados sobre la interacción de HF y LF se pueden interpretar de acuerdo con el modelo del balance simpático-vagal (Goldberger, 1999). Sin embargo, existen otros factores que influyen en LF como el reflejo barorreceptor y las oscilaciones cíclicas de la presión sanguínea (Catai et al., 2019). La propuesta más sólida establece que LF proporciona información sobre mecanismos de control parasimpático, baroreceptores y del tono vasomotor (Draghici & Taylor, 2016; Reyes del Paso et al., 2013;). En este sentido, considerar los valores obtenidos en LF como indicadores de activación simpática pura, es incorrecto para la presente investigación.
Generalmente se reporta que la frecuencia cardiaca (FC) incrementa significativamente debido al estrés (Delaney & Brodie, 2000; Kim et al., 2018; Vazan et al., 2017). Aunque hay una relación inversa de tipo no lineal entre la FC y el PC (Sacha & Pluta, 2008), generalmente el incremento de la FC se refleja como disminución del PC. También hay una relación inversa entre la FC y HF por lo que es preferible analizar HF junto con el PC (de Geus et al., 2019). En este estudio se encontró que predominó la reducción del PC en la condición de estrés, también se observó mayor coincidencia entre las disminuciones del PC y de HF. Por lo cual, la concurrencia entre la disminución del PC y HF es un elemento que podría ayudar a caracterizar a las personas en su respuesta vagal ante la presencia de estrés.
No es recomendable describir la dinámica de las dos ramas del SNA en la regulación cardiaca a partir de los datos obtenidos únicamente de las mediciones en el dominio de la frecuencia de la VFC. En este sentido, se destaca la importancia de registrar otras señales fisiológicas que permitan evaluar los patrones de reactividad simpática ante los estímulos estresantes evocativos, y que podrían tener relevancia clínica al seleccionar las técnicas adecuadas para abordar problemas relacionados con el estrés (Gurel et al., 2019; Rodríguez-Medina et al., 2019; Roeckner et al., 2021).
Conclusiones
En el presente trabajo se corrobora la utilidad de la medición de la banda de frecuencia alta (HF) para monitorear la reactividad al estrés evocativo y la pertinencia de este último, como un estímulo estresor viable para la investigación psicofisiologica. Una de las aportaciones del presente proyecto, fue la identificación de subgrupos de participantes con base en el tipo de reactividad ante el estrés. Sería importante evaluar en próximos estudios, si estos subgrupos se presentan ante otro tipo de estresores más estandarizados. Además, es importante determinar si hay diferencias en factores protectores o de riesgo de acuerdo con el tipo de reactividad al estrés. Algunas limitaciones relevantes en este estudio fueron la no inclusión de alguna medida asociada al funcionamiento simpático cardíaco como el periodo de pre-eyección, asimismo, el predominio de participantes del sexo femenino lo que podría sesgar los datos respecto de muestras más homogéneas.
Por otra parte, se resalta la necesidad e importancia de sugerir que quienes incursionen o busquen desarrollar trabajo científico en este campo de aplicación psicológica, profundicen en el conocimiento psicofisiológico especializado, la correlación específica entre las medidas obtenidas y los sucesos fisiológicos, y fundamentalmente, que la interpretación de los resultados y la elección de índices cardíacos, se respalde en experiencia práctica y el uso de equipos de RAB para VFC.