Einblick in den Stresslevel: Die Herzratenvariabilität

Stellen Sie sich vor, es gäbe einen medizinischen Indikator, der Ihr Stresslevel und Ihre Gesundheit präzise abbilden könnte. Klingt das nicht fast zu gut, um wahr zu sein? Tatsächlich messen immer mehr Fitnessuhren und Smartwatches die eigene Herzratenvariabilität (HRV). Laut Hersteller soll sich darin unser psychisches und körperliches Wohlbefinden ablesen lassen. Aber halten diese Behauptungen einer wissenschaftlichen Überprüfung stand? Und wenn ja, wie können Sie diese Erkenntnisse für sich nutzen? Diesen Fragen widmen wir uns in diesem Artikel.

zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen. Im Gegensatz zu einer gleichmäßig tickenden Uhr oder einem Metronom schlägt das Herz nicht in einem unveränderlichen Rhythmus. Es ähnelt eher einer Pumpe, die das Blut je nach Bedarf schneller oder langsamer durch unseren Körper befördert. Diese natürlichen Schwankungen in den Herzschlagabständen sind ein Zeichen der Flexibilität unseres Herzens, sich optimal an die wechselnden Anforderungen der Umwelt anzupassen.

Die Steuerung dieser Prozesse obliegt unserem autonomen Nervensystem, das zwei Hauptakteure kennt: den Sympathicus und den Parasympathicus. Der Sympathicus tritt vor allem in Kampf- oder Fluchtsituationen in Aktion, indem er unter anderem die Atemfrequenz und den Blutdruck erhöht sowie die Herzfrequenz beschleunigt. Mehr Herzschläge pro Minute – entsprechend werden die Zeitabstände zwischen den Herzschlägen kürzer. Der Parasympathicus hingegen fördert Ruhe und Entspannung, unterstützt die Verdauung, senkt Puls und Herzfrequenz, wodurch die Abstände zwischen den Herzschlägen wieder länger werden. 

So weit, so bekannt, doch der Herzrhythmus zeigt sich nicht nur in den zeitlich großen Bögen von Anspannung und Entspannung variabel, er ändert sich auch mit dem steten Wechsel von Einatmung und Ausatmung. Unser Herz ist also kein Metronom, doch das ist gut so. Denn eine hohe Herzratenvariabilität – also deutliche Unterschiede in den Abständen der Herzschläge – ist ein Indikator für ein gesundes Nervensystem. Und damit einen gesunden Körper, der effektiv auf Belastung und Stress reagieren kann. Je größer die Schwankungen in der Herzfrequenz sind, desto besser kann der Körper sich an Veränderungen in der Umgebung anpassen und zwischen den Zuständen, die durch Sympathicus und Parasympathicus reguliert werden, wechseln. 

Umgekehrt kommt es unter Stress zu einer einseitigen Verschiebung – die sympathische Aktivität dominiert, der Herzrhythmus zeigt sich nicht variabel, sondern eher starr und der Organismus kann in der Folge weniger flexibel auf die Anstrengungen des Alltags reagieren. 

Mittlerweile ist bekannt, dass eine geringe Herzratenvariabilität nicht nur bei Herzkrankheiten, wie zum Beispiel Herzinsuffizienz, sondern auch bei psychischen Erkrankungen wie Burnout, Depressionen oder Angststörungen festgestellt werden kann. Auch hier zeigt sich, dass der Körper Schwierigkeiten hat, sich stressigen Situationen oder körperlichen Anstrengungen anzupassen.

Nun liegt es nicht am Herzen allein, vielmehr bekommen wir hier einen Einblick in ein faszinierendes neurokardiologisches System, sichtbar in einer steten Kommunikation zwischen Herz und Gehirn – selbst das Gefäßsystem spielt hier eine Rolle. Am einflussreichsten ist jedoch das autonome Nervensystem mit seinen Komponenten Sympathicus und Parasympathicus. Diese beiden wirken als Gegenspieler und in einem gesunden Körper herrscht eine ausgewogene Balance zwischen ihnen. In aktiven Zuständen, etwa beim Sport oder bei Aufregung, dominiert der Sympathicus und hemmt den Parasympathicus, während in Ruhephasen – beim Schlafen, Verdauen und Entspannen – der Parasympathicus überwiegt und den Sympathicus unterdrückt. Chronischer Stress kann dieses Gleichgewicht stören, sodass der Sympathicus überaktiv wird. 

Dies führt dazu, dass man sich ständig angespannt fühlt, was sich körperlich durch Symptome wie einen erhöhten Puls, hohen Blutdruck und eine allgemeine Unfähigkeit, sich zu entspannen, bemerkbar machen kann. Es können auch Verdauungs- und Schlafstörungen auftreten – beides Zustände, die normalerweise vom Parasympathicus reguliert werden. Diese Veränderungen lassen sich medizinisch anhand einer zu niedrigen Herzratenvariabilität erkennen.

Das stellt zumindest eine plausible Theorie dar. Wenn wir uns der wissenschaftlichen Überprüfung der Herzratenvariabilität (HRV) widmen, steht immer die Frage im Raum, was genau die HRV wissenschaftlich belegt aussagen kann. 

Es ist festzustellen, dass es mittlerweile zahlreiche Studien zur Messung der HRV gibt. Allerdings fehlt es mit Blick auf die Aussagen der Fitnessuhrenindustrie an wirklich aussagekräftigen Ergebnissen. Dies liegt oft daran, dass entweder die Anzahl der Studienteilnehmer zu gering ist oder die Studien nicht den Goldstandard wissenschaftlicher Forschung – die doppelt-verblindete und randomisierte Methodik – erfüllen. Eine hundertprozentige Sicherheit der Ergebnisse gibt es daher nicht, jedoch lässt sich ein Trend erkennen.

Inzwischen existieren einige Metaanalysen, die als besonders hochwertiges Studiendesign gelten, weil sie Ergebnisse aus mehreren Studien zu einem Thema zusammenfassen. Mit Blick auf den Zusammenhang zwischen beruflichem Stress und nierigerer HRV nennt ein Artikel aus dem Jahr 2017 gleich mehrere Metaanalysen. Darüber hinaus haben Neuroimaging-Studien, also Untersuchungen, die Bildgebungsverfahren des Gehirns nutzen, Zusammenhänge zwischen der HRV und spezifischen Gehirnarealen aufgezeigt, die in die Bewertung von Stresssituationen involviert sind. Dieser Zusammenhang ist besonders faszinierend, da er nahelegt, dass die HRV nicht nur Aufschluss über die physische Stressresistenz des Körpers gibt, sondern auch über unsere mentalen Kapazitäten, wie wir Stresssituationen bewerten und verarbeiten.

Diese Frage klingt einfach, ist es aber nicht. Zwar betrachtet eine Metaanalyse aus dem Jahr 2012 einen Wert unter 14,7 Millisekunden – ein durchaus sehr niedriger Wert – als gesundheitlich bedenklich und mit einem erhöhten Sterberisiko verbunden. Doch solche Grenzwerte hängen zum einen am verwendeten Index. Der Index für die oben beschriebene HRV-Messung ist der SDNN (Standard Deviation of Normal-to-Normal intervals). Ein anderer Index ist der RMSSD (root mean square of successive differences), der genauere Aussagen in Bezug auf den Parasympathicus erlaubt. Beide Arme des autonomen Nervensystems werden dagegen über den LF/HF-Index beschrieben: das Verhältnis zwischen Low-Frequency-Band (LF) und High-Frequency-Band (HF).

Einen zusätzlich großen Unterschied macht das Alter – während eine HRV von 45 ms für einen älteren Menschen ein durchaus guter Wert ist, liegt er für einen jungen im unteren Bereich. Die nächste Frage ist, ob das zu Grunde liegende EKG fünf Minuten gedauert hat, oder 24 Stunden: Eine längere Messung bringt meist höhere Werte. Auch ist von Bedeutung, ob Sie gerade einen Herzinfarkt gehabt haben. Hier ist das Sterberisiko bei niedrigen Werten höher. Und dann sind da noch Faktoren wie Alkoholkonsum, Schlafqualität, Rauchen und Körpergewicht. Schlussendlich ist die HRV auch stark individuell geprägt, abhängig vom Alter und in großen Teilen auch genetisch bestimmt, was einen Vergleich zwischen verschiedenen Studienteilnehmern erschwert.

Die klassische Methode zur Messung der HRV ist das Elektrokardiogramm (EKG). Bei einem EKG werden dem Patienten mehrere Elektroden am Brustkorb sowie an Händen und Füßen angebracht, um die elektrischen Impulse des Herzens zu erfassen. Aus den sogenannten R-R-Intervallen (s. oben) wird dann die HRV berechnet.
Grafisch dargestellt werden kann dies mithilfe der sogenannten Spektralanalyse. Dieses hochpräzise Verfahren erlaubt es, die Frequenzanteile, aus denen sich die Herzfrequenzvariabilität zusammensetzt, detailliert aufzuschlüsseln. So lässt sich ein genaues Verhältnis von Sympathicus- zu Parasympathicus-Aktivität ermitteln. Für alle, die tiefer in die Materie einsteigen möchten, finden sich weitere Informationen in den Links der Quellenangabe.

Inzwischen bieten auch immer mehr Fitness-Tracker und Smartwatches die Möglichkeit, die HRV zu messen. Diese Geräte nutzen in der Regel optische Sensoren oder Beschleunigungsmesser, um die Herzfrequenz zu erfassen und daraus die HRV zu berechnen. Allerdings kann die Genauigkeit dieser Geräte schwanken, da sie von Bewegungen, der Körperhaltung und externen Einflüssen beeinträchtigt werden kann.
Studien haben gezeigt, dass diese mobilen Geräte bereits recht zuverlässige Messungen liefern, jedoch mit Einschränkungen. Die meisten Geräte messen die HRV hauptsächlich nachts, um Störfaktoren wie Bewegungen zu minimieren und bieten daher keine kontinuierliche Überwachung der HRV, z.B. während des Tages. 
Ein weiteres Problem ist die mangelnde Standardisierung der Messverfahren. Unterschiedliche Geräte und Marken können daher abweichende Werte liefern. Zudem besteht das Risiko von Fehlmessungen, da nicht immer jeder Herzschlag korrekt erfasst wird, was zu ungenauen HRV-Werten führen kann.

Einige wenige Smartwatches verfügen über die Funktion, ein Ein-Kanal-EKG aufzuzeichnen und daraus die HRV zu berechnen. Diese Geräte sind in der Regel genauer, bieten jedoch ebenfalls keine Möglichkeit zur kontinuierlichen Aufzeichnung, da für die Messung eine dauerhafte Berührung der Uhr erforderlich ist – eine Praxis, die im Alltag unrealistisch ist.

Es zeigt sich also, dass trotz der technologischen Fortschritte das klassische 24-Stunden-EKG durch einen Arzt nach wie vor die genaueste Methode zur Messung der HRV ist.

Warum könnte es sinnvoll sein, seine HRV bestimmen zu lassen? Zunächst kann die Analyse der HRV ein tieferes Verständnis für anhaltende Belastungen und chronischen Stress bieten.

Obwohl die HRV – und das sollte man immer im Hinterkopf behalten – eine Momentaufnahme darstellt, die üblicherweise die letzten 24 Stunden abdeckt, deutet eine wiederholte Überaktivierung des Sympathicus und eine Unterdrückung des Parasympathicus auf ein hohes Stresslevel hin. Dieses könnte sich nicht nur über Tage, sondern auch über die letzten Wochen, Monate oder Jahre erstrecken. So wird die HRV zu einem wertvollen Instrument, um frühzeitig Langzeittrends, wie die Entwicklung eines Burnouts, zu erkennen und Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Die Analyse einer zu niedrigen HRV bietet darüber hinaus die Möglichkeit zur Intervention. Durch Biofeedbacktraining kann man lernen, die HRV mittels Achtsamkeit, Meditation oder Atemübungen positiv zu beeinflussen und zu steigern. Diese Technik wird insbesondere in der Therapie psychischer Erkrankungen eingesetzt. Studien aus den USA zeigen, dass Depressionen, Burnout, Angststörungen und Schlaflosigkeit erfolgreich damit behandelt wurden. 

Im Sportbereich hilft die HRV, Trainingsbelastungen zu kontrollieren und Überlastungen vorzubeugen. Eine hohe HRV signalisiert eine gute Regeneration und Trainingsbereitschaft, während eine niedrige HRV auf Überlastung hinweisen und eine Erholungsphase nahelegen kann. Untersuchungen haben ergeben, dass Athleten mit einer hohen HRV bessere Leistungen erbringen und schneller regenerieren, während eine niedrige HRV mit Übertraining und Stress korreliert, was sich negativ auf die Leistung auswirken kann.

Zuletzt wird die HRV auch im medizinischen Sektor zunehmend erforscht, unter anderem im Zusammenhang mit der Prognoseabschätzung bei körperlichen Erkrankungen. Studien haben einen Zusammenhang zwischen einem Abfall der HRV und einem erhöhten Risiko für plötzlichen Herztod nach Herzinfarkten, dem Entwickeln einer Blutvergiftung bei infektiösen Erkrankungen oder der Wahrscheinlichkeit eines tödlichen Ausgangs nach traumatischen Unfällen festgestellt. Wobei in solchen Fällen große Teile des Organismus betroffen sind und die HRV nur ein Marker unter vielen ist.

Für viele von uns ist ein Zuviel an Stress wie ein schleichendes Gift – wir haben ihn, doch wir bemerken ihn eher in der Peripherie, an Rückenschmerzen oder Schlafstörungen. Die HRV-Messung in der Smartwatch gibt uns hier einen Hebel, mit dem wir arbeiten können. Dabei sind die absoluten Werte gar nicht so wichtig, es geht nur darum, unsere persönliche Kurve nach oben zu bekommen.

Das funktioniert über all die bekannten Methoden, wie sie auch in den Stressreduktionskursen der Krankenkassen angeboten werden, etwa Yoga oder Autogenes Training. Nein sagen, auf sich selbst achten, ein Gefühl für die eigene Überlastung zu bekommen … Doch als erste Hilfe bietet sich der Weg über die bewusste Atmung an. Da über den Einatem der Sympathicus aktiviert wird und über den Ausatem der Parasympathicus, kann man über eine verlängerte Ausatmung schon etwas erreichen. Vielleicht beim nächsten Gang zum Einkaufen: zwei Schritte ein, vier aus. Drei Schritte ein, sechs aus. Vier Schritte ein, acht aus …

Die Originalversion dieses Artikels erschien auf dem Blogportal Scilogs

Quellenangaben

• https://medium.com/terraapi/measuring-hrv-optical-ppg-vs-ecg-ekg-47194389ff6d
• https://www.dshs-koeln.de/universitaere-weiterbildung/aktuelles-wissenswertes/meldungen/blog/herzratenvariabilitaet-was-ist-das-und-warum-ist-sie-wichtig-im-sport-und-gesundheitsmanagement/
• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0002914987907958
• https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19592027/
• https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19680545/