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Herzratenvariabilität (HRV) ist das Muster des Herzschlages, hat aber erstmal nichts mit dem Herzschlag (Puls) an sich gemein. Nehmen wir z.B. folgende Szenarien an: man hat einen Ruhepuls von 60 Schlägen pro Minute (S/min) und unabhängig davon eine geringe HRV. Ebenso können man aber auch genauso gut einen hohen Ruhepuls von z.B. 85 S/min haben und  unabhängig davon eine hohe HRV haben! Klingt komisch? Ist es aber nicht!

Ich beschreibe es gleich mal ganz anschaulich. Wir bleiben beim Beispiel von 60 S/min, in Ruhe: Nun würde man annehmen, dass das Herz in einer Minute exakt 60 mal schlägt und das immer gleich, auf den Abstand einer Sekunde genau.

Doch das stimmt so nicht ganz, denn in Wirklichkeit sind die Intervalle unterschiedlich lang! So zum Beispiel mal 0,92 Sekunden, 1,03 Sekunden, 0,98 Sekunden, 1 Sekunde, 1,02 Sekunden usw. Sie variieren also, was sich im Begriff Herzratenvariabilität widerspiegelt. Im Durchschnitt ergibt sich dann allerdings 1 Schlag pro Sekunde.   

Ursache für die Herzratenvariabilität ist die Steuerung durch das autonome Nervensystem, bzw. dem Sympathikus („Flucht- oder Kampfreflex“, gesteigerte Herzfrequenz, etc.) und dem Parasympathikus (Entspannung, Regeneration, Heilung, Verlangsamung Herzfrequenz, Speichelproduktion, etc.).

Die Messung der HRV und letztlich dann deren Optimierung, zielt auf etwas ab, dass sich Kohärenz nennt. Ganz einfach erklärt, dem harmonischen Gleichschwingen zwischen Herzintelligenz und Kopfintelligenz.

Herzratenvariabilität – Die Grundlagen

An dieser Stelle beginne ich zunächst mit dem Herzschlag an sich, bevor wir dann weiter zum eigentlichen Thema, nämlich der Herzratenvariabilität (HRV) kommen.

Danach sehen wir, wofür man die HRV alles sinnvoll einsetzen könnte. Doch  zunächst betrachten wir uns einmal die Zacken eines Elektrokardiogramms (EKG), um anschließend den Bogen zur HRV besser spannen zu können.

Elektro/kardio/gramm oder eben kurz EKG kommt übrigens von griechisch (grch.) elektron = die Elektrizität betreffend, grch. kardia = Herz und grch. graphein = schreiben, malen aufzeichnen (Becher et al., 1995). Also wörtlich: „Aufzeichnung der Elektrizität des Herzens“.

Nachfolgende Grafik (Abbildung 1) zeigt den Ausschnitt eines normalen EKG, aufgeteilt in dessen Anteile. Die Wellen und Zacken setzen sich zusammen aus einer P-Welle, der PQ-Strecke, dem QRS-Komplex, einer ST-Strecke, der T-Welle und der U-Welle, danach beginnt alles wieder von vorne.

An dieser Stelle verzichte ich bewusst detaillierter auf das Erregungsweiterleitungssystem des Herzens einzugehen, um nicht für Verwirrung durch zu viel Details zu sorgen. Wer dennoch einen Blick darauf werfen möchte, weil er sich näher mit Elektrokardiogrammen etc. befassen will, der kann diesem externen Link folgen.

Die Herzratenvariabilität 📈

Eine Definition von HRV lautet:

„Die Herzfrequenzvariabilität, die Änderung der Zeitintervalle zwischen benachbarten Herzschlägen, ist eine wichtige Eigenschaft von voneinander abhängigen Regulierungssystemen, die auf verschiedenen Zeitskalen arbeiten, um sich an umweltbedingte und psychologische Herausforderungen anzupassen.“ (McCraty und Schaffer, 2015).

Zugegeben, das klingt etwas holprig und ich probiere dieses „Fachchinesisch“ zu entwirren. Im Grunde birgt der Name „Herz/raten/variabilität“ schon alle relevanten Informationen.

Das Wort Herz bezieht sich logischerweise auf das betrachtete Organ, die Raten beschreiben in diesem Beispiel, dass bestimmte Größen (hier die Herzschläge) zeitlich in Ihrer Häufigkeit aufeinander folgen und die Variabilität beschreibt in diesem, unserem Beispiel die zeitliche Anpassungsfähigkeit (in Schlägen pro Minute bzw. Englisch „beats per minute“ [BPM]) auf Umweltfaktoren und Stress.

Oder ganz kurz und knapp: die HRV beschreibt die unterschiedlich lange Dauer, zwischen den einzelnen Herzschlägen. Je größer diese variiert, desto besser soll sich das auf den Gesamtorganismus auswirken.

Abbildung 2 demonstriert beispielhaft drei unterschiedliche Zeiten zwischen vier Herzschlägen. Die elektrische Spannung ist hier, wie üblich, in Millivolt (m Volts [mV] = 0,001 V) angegeben.

Damit die Thematik dieses Artikels klar, gut und auch für Einsteiger möglichst schnell zu begreifen ist, anbei auch eine kurze Definition von Volt:

„Das Volt ist die im internationalen Einheitensystem (SI) für die elektrische Spannung verwendete Maßeinheit. Sie wurde 1897 nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta benannt. Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe „V“ verwendet.“ (Wikipedia, 2019).

Herzratenvariabilität ist übrigens nichts pathologisches (krankhaftes), sondern eine natürliche Gegebenheit. Im folgenden Bild (Abbildung 3) betrachten wir ein EKG (rote Linie) mit 24 Sekunden (Seconds) Dauer.

Die blaue Linie zeigt den Verlauf und die jeweilige, momentane Herzfrequenz (HF) in Schlägen pro Minute [Heart Rate (BPM)], pro Herzschlag.

Hier lässt sich schön erkennen, dass die HF zu Beginn bei etwas über 60 Schlägen pro Minute (S/min) liegt. Während sich die HF beschleunigt (bis etwa Sekunde 13), verkürzen sich die zeitlichen Intervalle zwischen den einzelnen Schlägen (rote Linie).

Kurz vor Sekunde 14, fällt die HF dann bis Sekunde 16 deutlich ab und steigt dann bis Sekunde 24 wieder an. Zwischen Sekunden 14 und 18 kann man dann deutlich auch die längeren Zeitintervalle zwischen den einzelnen Herzschlägen erkennen.

Die Variabilität zwischen den einzelnen Herzschlägen ist also nötig, um einen Herzschlag zu kreieren.

Würden die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Herzschlägen immer genau gleich lang sein, dann wäre die blaue Linie eine flache Gerade (siehe Abbildung 4).

Worüber kann die HRV Auskunft geben❓

Ich habe mit Reiner Krutti, dem Geschäftsführer von HeartMath Deutschland, korrespondiert. Krutti sagt, dass Untersuchungen von unterschiedlichen Universitäten u.a. folgendes ergaben:

• Die HRV mit dem Alter tendenziell kontinuierlich abzunehmen scheint
• Eine HRV, die sich unterhalb des Normbereiches (für das jeweilige Alter) befindet, ein allgemeiner Indikator (Hinweis) für zukünftige Gesundheitsrisiken sein kann
• Eine niedrige HRV wohl assoziiert ist mit: Entzündungen, Herzinsuffizienz (ungenügende Leistung des Herzens), Diabetes, Gewichtszunahme  und dem sogenannten „Metabolischen Syndrom“
• Die HRV kann als wichtiger Indikator für psychologische Belastbarkeit und die Fähigkeit, mit Stress umzugehen, angesehen werden
• Höhere HRV-Niveaus können mit einer besseren mentalen Leistung bei Aufgaben verbunden sein, die komplexes Handeln erfordern (z.B. das Verarbeiten von vielen Reizen auf einmal, wie z.B. bei Kampfsportarten, Turnen, dem Fliegen von Helikoptern oder anderen ähnlich koordinativ anspruchsvollen Aufgaben)
• Eine verringerte HRV kann mit Angstzuständen, Depressionen und Selbstregulationsfähigkeit gekoppelt sein
• HRV spiegelt den allgemeinen „Fitness-Level“ wieder
• HRV könnte Anomalien und Ungleichgewichte im autonomen Nervensystem aufdecken
• Das HeartMath Institute in den USA, beschäftigt sich im Zuge der HRV-Messungen insbesondere mit dem Thema der “Kohärenz” (dazu später mehr)
• Und noch vieles mehr…

HRV messen – Wie wird’s gemacht❓

Für das Messen meiner HRV nutze ich Hardware (Pulssensor am Ohr) und Software (emWave® Pro Plus) von der Firma HeartMath (Werbung, nicht bezahlt).

Mittels dieser Software, können sowohl der Grad der Kohärenz (dazu später mehr), also auch weitere HRV-Messungen vorgenommen werden. So z.B. das „1-Minute HRV Deep Breathing  Assessment“ (siehe Bildschirmfoto unten), ein 1minütiger Atemtest, zur Bestimmung des Bereichs, der durch den Vagusnerv gesteuerten Herzfrequenzvariabilität.

Klingt kompliziert, ist es aber gar nicht. Folgende Grafik zeigt eine beispielhafte Auswertung eines solchen Test.

Bei diesem Test atmet der Proband (Testperson) eine Minute lang tief ein und wieder aus. Das Ergebnis wird dann grafisch ausgewertet (siehe Abbildung 5, purpurne Linie) in einem Koordinatensystem mit Y-Achse (BPR bzw. S/min) und auf der X-Achse (Zeit in Sekunden).

Des Weiteren gibt es eine tabellarische Auswertung (siehe Abbildung 6) der gemessenen Werte (measure), den ermittelten eigenen Messwerten (Your Value), einen vom jeweiligen Alter der Testperson abhängigen Referenzbereich (Reference Range) und die genutzten Maßeinheiten (Units).

emWave Pro Plus Messergebnisse,  im Detail 🔍

Schauen wir uns meine Messergebnisse des 1minütigen „Deep Breathing Assessment“ (wörtlich übersetzt: „Bewertung der Tiefenatmung“) im Detail an. Zur einfacheren Darstellung habe ich meine Übersetzung (grün) gleich in die ursprüngliche Tabelle integriert.

Durchschnittliche Herzfrequenz (Mean Heart Rate):

Dieser Parameter erklärt sich wohl von selber. Hier wird die – über die Dauer von 60 Sekunden – ermittelte durchschnittliche Herzfrequenz angegeben, in Schlägen pro Minute (S/min). Meine durchschnittliche Herzfrequenz bzw. mein Puls lag also bei 69,4 S/Min und damit im Referenzbereich.

Durchschnittliches Intervall zwischen den Schlägen (Mean Inter Beat Interval):

Hier wird die durchschnittliche Zeit (in Millisekunden) angegeben, die zwischen den einzelnen Herzschlägen liegt. Die Abkürzung RR steht hier nicht für „Riva-Rocci“ (Blutdruck), sondern die Zeit zwischen den R-Zacken, die man grafisch in einem EKG ablesen könnte (siehe Abbildung 1). Meine durchschnittlichen Intervalle zwischen den einzelnen R-Zacken lag also bei 880,8 Millisekunden und damit ebenfalls im Referenzbereich.

Durchschnittlicher Herzfrequenzbereich (Mean Heart Rate Range):

Dieser Wert wird im englischsprachigen Programm mit MHRR abgekürzt. Die Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Herzfrequenz während jedem Atemzyklus wird berechnet. Das Ergebnis wird als Mittelwert dieser Herzfrequenzunterschiede in Schlägen pro Minute (BPM) ausgedrückt.

Standardabweichung von Normal zu Normal (SDNN):

Standardabweichung aller normalen „Interbeat-Intervalle“ in der Aufzeichnung, in Millisekunden. Bei dieser Beurteilung ist die primäre Quelle der Variation die durch den Parasympathikus (parasympathisch) gesteuerte Aktivität. Niedrige altersbedingte Werte sollen mit einem erhöhten Risiko für eine Vielzahl von gesundheitlichen Problemen verbunden sein. Mein Messergebnis lag im Normbereich.

Der Wert SDNN wird nur in Ruhe bzw. bei der einminütigen Messung ausschließlich vom Parasympathikus gesteuert, bei einer 24-Stunden-Messung der HRV, spiegelt SDNN die Gesamtvariabilität wieder, also die Aktivität von Sympathikus und Parasympathikus!

Quadratischer Mittelwert aufeinanderfolgender Schläge (RMSSD):

Im Englischen beschrieben als „Root Mean Square of Successive Differences“ (RMSSD).  Zu Deutsch: die Quadratwurzel der mittleren quadrierten Differenz aufeinanderfolgender (benachbarter) normaler „Interbeat-Intervalle“, über den gesamten Erfassungszeitraum, gemessen in Millisekunden.

Die RMSSD ist ein Maß für die durch den Vagusnerv vermittelte Aktivität. SDNN und RMSSD scheinen stark miteinander zu korrelieren, aber dies scheint nur der Fall zu sein, wenn die HRV während des 1minütigen Test gemessen wird, nicht bei Messungen über einen längeren Zeitraum! Hier lagen meine Messergebnisse im Mittelwert des Referenzbereiches.

Normalisierte Kohärenz (Normalized Coherence):

Der Kohärenzwert ist ein Maß für den Kohärenzgrad im Herzrhythmusmuster. Ein kohärenter Herzrhythmus ist ein stabiler, sich regelmäßig wiederholender Rhythmus, der einer Sinuswelle mit einer Frequenz zwischen 0,032 und 0,26 Hz (2 bis 15 Zyklen pro Minute) ähnelt. Je stabiler und regelmäßiger die Herzrhythmusfrequenz ist, desto höher ist der Kohärenzwert. Das normalisierte Kohärenzniveau wird bestimmt, indem die spektrale Leistungsdichte (PSD) um den größten Ausschlag im Kohärenzbereich herum gemessen und durch die PSD-Gesamtleistung dividiert wird. Die normalisierte Kohärenz reicht von 0 bis 100. Mein Messwert lag bei 63,5 in der abgebildeten Messung. Es bestehet also noch Optimierungspotenzial!

Kohärenz – Von Herz ❤️ und Hirn 🧠

Jeder kennt es sicher: Das Herz sagt: „ja“, der Verstand sagt: „nein“. Doch Verstand kommt von ver-stehen. Aus meiner Sicht drückt die Vorsilbe „ver-“ immer etwas Negatives aus. So z.B. ver-liebt…oder ver-loren, ver- standen usw.

Der Ver-Stand ist also – aus meiner Sicht – nicht das, was uns ausmacht. Er ist lediglich ein Reflexorgan, das auf äußere Einflüsse reagiert! Deshalb ist ver-stehen (also sinnbildlich das „stehen“ an einer falschen „Stelle“) auch nicht dasselbe wie begreifen.

Wenn ich – sinnbildlich gesehen – etwas be-greifen kann, dann „stehe“ ich an einer geeigneten Stelle. Wenn ich etwas ver-stehe, dann „stehe“ ich an einer ungeeigneten „Stelle“.

Nun haben wir uns in unserer Gesellschaft aber wohl in erster Linie zu ver-standsorientierten Weisungsempfängern erziehen lassen, die allzu oft lieber ihrem Ver-Stand folgen als ihrem Herzen und damit ihrer Intuition!

Nun ist ein Ver-stand aber per se nichts schlechtes, solange ich weiß, wie ich damit umzugehen habe.

Sobald ich mich aus der „Sklaverei“ meiner eigenen Gedanken und Glaubenssätze lösen konnte, war es mir z.B. möglich, für mich zu realisieren, dass ich der Herrscher über meine Gedanken bin und mich nicht mehr als Diener von diesen beherrschen lasse!

Beim Thema Kohärenz geht es also darum, Intuition (Herz) und Verstand (Hirn) in einem harmonischen „Gleichklang“ schwingen zu lassen. So beschreibt es für mich auch das Wort Emotion ganz gut, denn „E-Motio“ ist „Energie in Motion/Bewegung“.

Schulmedizinisch werden die Kommunikationswege zwischen Herz und Hirn wohl aber eher aus der Perspektive einer „Einbahnstraße“ betrachtet, vom Hirn nur Richtung Herz. Vom Befehlsgeber zum Weisungsempfänger!

Vieles deutet aber darauf hin, dass die Kommunikation zwischen Herz und Hirn tatsächlich aber eher ein dynamischer, andauernder wechselseitiger Dialog ist, bei dem jedes Organ die Funktion des anderen Organs kontinuierlich beeinflusst. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Herz auf vier Hauptwegen mit dem Gehirn kommuniziert:

• neurologisch (durch Übertragung von Nervenimpulsen)
• biochemisch (über Hormone und Neurotransmitter)
• biophysisch (durch Druckwellen)
• energetisch (durch Wechselwirkungen mit elektromagnetischen Feldern).

Die Kommunikation auf all diesen Ebenen/Wegen hat wohl auch unterschiedlich starke Auswirkungen auf die Aktivität des Hirns und unsere Leistungsfähigkeit. Des Weiteren haben unsere Emotionen wiederum einen Einfluss auf die Kohärenz (siehe nachfolgende Grafik).

Sympathikus/Parasympathikus – Das autonome Nervensystem

Das autonome Nervensystem (ANS) (Abbildung 10) ist der Teil des Nervensystems, der die inneren Funktionen des Körpers steuert, einschließlich der Herzfrequenz, des Magen-Darm-Trakts (Motilität, Peristaltik) und Sekretionen (Ausschüttung) vieler Drüsen.

Motilität kommt von lateinisch movere = in Bewegung setzen, bewegen, rütteln (Becher et al., 1995).

Peristaltik hingegen kommt von grch. stellein = aufstellen, fertig machen, ausrüsten, schicken, (sich) zusammenziehen bzw. peri/stalticus = umfassend und zusammendrückend, ringsum zusammendrückend, -ziehend (bezeichnet die besondere Form der Bewegung gewisser Hohlorgane, durch die ihr Inhalt weiterbefördert wird) (Becher et al., 1995).

Das ANS steuert auch viele andere lebenswichtige Aktivitäten, wie die Atmung und interagiert mit den Funktionen des Immunsystems und des Hormonsystems. Es ist bekannt, dass mentale und emotionale Zustände die Aktivität im ANS direkt beeinflussen können.

Ist das Herz wirklich eine Sog-Druckpumpe?

Schulmedizinisch wird das menschliche Herz als eine sogenannte „Sog-Druckpumpe“ betrachtet. Doch bereits Rudolf Steiner (1861-1925), Begründer der Anthroposophie,  teilte diese Ansicht nicht.

 Anthropo/sophie kommt von grch. anthropos = Mensch (Becher et al., 1995) und grch. sophia = Weisheit (AnthraWiki, 2019). Also die „Weisheit vom Menschen“, wenn man so will.

Steiner war der Ansicht, dass das Blut nicht Dank des Herzen durch den Körper gepumpt wird, sondern umgekehrt, das Blut durch seine Bewegung das Herz antreibt (AnthraWiki, 2019)      Ich denke, eher wie eine Art Turbine. 

Was die Erythrozyten (roten Blutkörperchen) und das Metall Eisen dabei für eine Rolle spielen könnten, und wie sehr sich Hämoglobin und Chlorophyll ähneln, beschreibe ich in meinem Artikel: „Greenunit 2.0 – Dein Start zum Garten in den eigenen vier Wänden?“.

In diesem Artikel soll es aber nicht um anthroposophische Grundsatzdiskussionen gehen.

Da ich aber dafür bekannt/berüchtigt bin, nicht nur über den sprichwörtlichen Tellerrand zu blicken, sondern gar nicht mehr auf diesem zu leben, gebe ich diese Ansichten als Impuls hier in aller Kürze wieder.

Wer sich mit dieser spannenden Theorie weiter auseinandersetzen will, der darf sich dann eigenständig näher mit dem Wirken und den Werken von Rudolf Steiner auseinandersetzen.

Interessant finde ich in diesem Zusammenhang das Buch: „Human Heart, Cosmic Heart: A Doctors Quest to Understand, Treat, and Prevent Cardiovascular Disease“ [affiliate link], von Dr. med. Thomas Cowan.

Fazit/Conclusio 🔚

Dieser Artikel ist ein Einstieg in das Thema der Herzratenvariabilität (HRV). Das Thema ist unglaublich spannend, aber auch teilweise recht komplex zu durchdringen.

Wenn Interesse besteht, kann ich gerne einen zweiten Artikel zu diesem Thema schreiben, in welchem ich tiefer in diese spannende Materie eintauche und zeige, wie ich die HRV-Messung z.B. für meine Leistungsoptimierung nutze.

Upate Januar 2020: ➡ hier geht‘s zum zweiten Artikel zur Thematik: ➡ Herzratenvariabilität messen Teil II – die 48h Messung

Bis dahin halte ich fest, dass es neben einem optimalen Puls eben – oder gerade – auch auf die HRV ankommt!

Eine HRV-Messung durchzuführen ist ziemlich einfach.  Wenn ich relativ aussagekräftige Werte über meinen allgemeinen Gesundheitszustand haben will oder z.B. auch darüber, ob ich mich vom Training bereits ausreichend erholt habe oder gar übertrainiert bin, nutze die emWave Pro Plus Software von HeartMath®(Werbung, nicht bezahlt).

Das Arbeiten mit diesem System erleichtert mir auch, mich länger im Zustand der sogenannten Kohärenz zu befinden. Harmonischer Gleichklang bzw. -schwingung (Elktromagnetismus) zwischen Hirn und Herz.

© HP Bernd Stößlein, Master of Business Administration in Sportmanagement.

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Quellen 📖

McCraty R; Shaffer F. Heart Rate Variability: New Perspectives on Physiological Mechanisms, Assessment of Self-Regulatory Capacity, and Health Risk. Global Advances in Health and Medicine 2015, 4 (1), 46–61 DOI: 10.7453/gahmj.2014.073.

Das normale EKG und seine Anteile, Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EKG_Complex_de.svg, Author: Han van Helvete, 2014, Zugriff v. 28.8.2019.

Volt, Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Volt#Millivolt, Zugriff v. 29.8.2019.

Anthroposophie, Quelle: https://anthrowiki.at/Anthroposophie, Zugriff v. 29.8.19.

Herz, Quelle: https://anthrowiki.at/Herz, Zugriff v. 29.8.19.

Lateinisch-griechischer Wortschatz in der Medizin, S. 39.

Lateinisch-griechischer Wortschatz in der Medizin, S. 73.

Lateinisch-griechischer Wortschatz in der Medizin, S. 93. 

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Lateinisch-griechischer Wortschatz in der Medizin, S. 210.