Heart-Rate Variability as a Quantitative Measure of Hypnotic Depth

Abstract

The authors investigated whether heart-rate variability can serve as a device for real-time quantitative measurement of hypnotic depth. This study compared the continuous self-rated hypnotic depth (SRHD) of 10 volunteers with heart rate, amplitude, and frequency changes from a time-frequency analysis of heart-rate variability (HRV). The authors found significant linear relationships between SRHD and the high-frequency (HF) component of HRV. Specifically, SRHD was correlated negatively with the frequency of the HF component and positively with the amplitude of the HF component. Unexpectedly, the average temporal trend in SRHD fit well (R ² = .99) to the step response of a first-order system with a 4-minute time constant. The findings suggest that the reactivity of the parasympathetic branch of the autonomic nervous system reflected in HRV could become part of a real-time, quantitative measure of hypnotic depth.

Zusammenfassung

Die Autoren untersuchten, ob Herzfrequenzvariabilität als Indikator für die momentane Hypnosetiefe geeignet ist. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden die selbst berichtete Hypnosetiefe von 10 Teilnehmern zu Herzfrequenz, Amplitude sowie Frequenzveränderungen im Rahmen einer Zeit-Frequenz-Analyse der Herzfrequenzvariabilität (HRV) in Bezug gesetzt. Es zeigten sich signifikante Zusammenhänge zwischen der berichteten Hypnosetiefe und die Hochfrequenzkomponente (HF) der HRV. Insbesondere ergab sich, dass die selbst berichtete Hypnosetiefe negativ mit der HF-Frequenz und positiv mit der HF-Amplitude korrelierte. Unerwarteterweise stimmte der durchschnittliche zeitliche Trend der Hypnosetiefe gut mit der Stufenantwort eines first-order-system mit 4-minütiger Zeitkonstante überein (R ² = .99). Die Befunde legen nahe, dass die Reaktivität des parasympathischen Teils des autonomen Nervensystems, angezeigt durch die HRV, als quantitativer Indikator der Hypnosetiefe eingesetzt werden könnte.

Ralf Schmaelzle University of KonstanzKonstanz Germany

Résumé

Les auteurs ont cherché à savoir si la variabilité de la fréquence cardiaque pouvait servir d'outil de mesure quantitative en temps réel de la profondeur de l'état hypnotique. Cette étude a comparé la profondeur continue de l'état hypnotique autocotée (PEHA) de 10 volontaires avec des écarts relatifs au rythme cardiaque, à l'amplitude et à la fréquence, tirés d'une analyse temps/fréquence de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC). Les auteurs ont trouvé une relation linéaire significative entre la PEHA et la composante haute fréquence (HF) de la VFC. Plus particulièrement, la PEHA montrait une corrélation négative avec une haute fréquence, et une corrélation positive avec une amplitude de faute fréquence. Contre toute attente, la tendance temporelle moyenne dans la PEHA correspond bien (R ² = 0,99) à la réponse transitoire d'un système de premier niveau avec une constante de temps de quatre minutes. Ces résultats indiquent que la réactivité de la voie parasympathique du système nerveux autonome, tel que refétée par la VFC, pourrait bien devenir une mesure quantitative, en temps réel, de la profondeur de l'état hypnotique.

Johanne Reynault C. Tr. (STIBC)

Resumen

Los autores investigaron si la variabilidad de la tasa cardíaca puede servir como un dispositivo contemporáneo de medición cuantitativa de la profundidad hipnótica. Este estudio comparó la profundidad hipnótica informada continuamente (SRHD) de 10 voluntarios con la tasa cardíaca, amplitud, y cambios de frecuencia de un análisis en el dominio temporal de la variabilidad de la tasa cardíaca (HRV). Los autores encontraron relaciones significativas lineales entre el SRHD y el componente de alta-frecuencia (HF) de la HRV. Específicamente, el SRHD correlacionó negativamente con la frecuencia de la HF y positivamente con la amplitud de la HF. Inesperadamente, el promedio de la tendencia temporal del SRHD se ajustó bien (R2 = .99) a la respuesta gradual de un sistema de primer-orden con una constante de 4 minutos. Los resultados sugieren que la reactividad de la rama parasimpática del sistema nervioso autónomo, reflejada en la HRV, podría convertirse en parte de una medida cuantitativa contemporánea de la profundidad hipnótica.

Etzel Cardeña Lund UniversityLund Sweden

Funding for this research was provided by the Charles A. Dana Foundation, Clinical Hypotheses in Neuroscience Research Program. The authors would like to thank Drs. Elvira V. Lang, M.D., and Sara W. Lazar, Ph.D., for critiquing the manuscript.