At the time of writing, stress and stress related disease have become the most common reasons for absence in the workplace in Sweden. The purpose of the work presented here is to identify and notify people managing unhealthy levels of stress. Since symptoms of mental stress manifest through functions of the Sympathetic Nervous System (SNS), they are best measured through monitoring of SNS changes and phenomena. In this study, changes in the sympathetic control of heart rate were recorded and analyzed using heart rate variability analysis and a simple runner’s heart rate sensor connected to a smartphone. Mental stress data was collected through stressful video gaming. This was compared to data from non-stressful activities, physical activity and extremely stressful activities such as public speaking events. By using the period between heartbeats and selecting features from the frequency domain, a simple machine learning algorithm could differentiate between the types of data and thus could effectively recognize mental stress. The study resulted in a collection of 100 data points, an algorithm to extract features and an application to continuously collect and classify sequences of heart periods. It also revealed an interesting relationship in the data between different subjects. The fact that continuous stress monitoring can be achieved using minimally intrusive sensors is the greatest benefit of these results, especially when connsidering its potential value in the identification and prevention of stress related disease.

Mindfulness – a receptive attentiveness to present experience – has been shown to promote more adaptive emotion regulation (Brown et al. 2008). Additionally, dispositional mindfulness has been shown to predict reduced cortisol response to social stressors (Brown et al, in press) and mindfulness training has been shown to promote more adaptive cardiac functioning at rest (Ditto et al., 2006; Tang et al., 2009; Telles et al., 2005; Zeidan et al., 2010) and in response to social stressors (Kemeny et al., 2012). To better understand the regulatory potential of a mindful disposition on cardiovascular functioning in healthy adult participants (N = 63), the study examined the role of dispositional mindfulness in predicting cardiovascular responses to a laboratory social evaluative threat called the Trier Social Stress Task (TSST; Kirschbaum, et al., 1993). Repeated measures multilevel linear modeling tested main effects of a mindful disposition on a variety of cardiovascular outcomes as well as interactive effects between mindfulness and time on these outcomes. Results showed that mindfulness predicted increased heart rate variability (HRV) across the time span, from baseline to recovery. There were also interactions between mindfulness and time on several dependent variables. Specifically, higher mindfulness predicted decreased heart rate reactivity during the TSST, faster recovery in total HRV, as well as reduced rebound effects during the initial recovery phase for high frequency HRV, low frequency HRV, and the LF/HF ratio. These results, however, were not significant above and beyond the significant relations between rumination, depressive symptoms, and trait anxiety and cardiovascular function. The results lend support to the stress-related regulatory potential of mindfulness, and suggest that this quality of attention may enhance cardiovascular functioning under stress. Further research is needed to examine how mindfulness may buffer the role of such vulnerability factors as rumination, depressive symptoms, and anxiety in predicting stress-related cardiovascular responses to social stress.

We studied Heart Rate Variability (HRV) evolution during therapeutic hypothermia in newborns with hypoxic ischemic encephalopathy (HIE) using spectral analysis. We hypothesized that HRV measures are predictive of neurological outcome in babies with HIE. Non-stationarity in the data causes inaccurate quantification of the spectral power. A modification was proposed to power spectral analysis approach to mitigate the effect of non-stationarity. The modified and the standard approaches were applied to cardiac beat-to-beat intervals of newborns receiving hypothermia treatment. The performance of the approaches in distinguishing the RRi dynamics of two groups of newborns was assessed using area under the receiver operating characteristic (ROC) curve. Our results showed that the modified spectral analysis distinguished the two groups of neonates better than the standard approach. These results may be useful in identifying the deteriorating physiology of the infants receiving hypothermia treatment early in time and strategize alternate interventions for them.

O hipoestrogenismo, decorrente da fase pós-menopausa, determina uma série de alterações físicas, psicológicas e metabólicas na mulher, com piora significativa em sua qualidade de vida. No entanto, são os efeitos da deficiência estrogênica a longo prazo que mais preocupam, pois podem levar a comprometimentos importantes, como as doenças cardiovasculares. Desta maneira, a terapia hormonal (TH) e o treinamento físico têm surgido como esquemas terapêuticos úteis para o controle das alterações presentes na pós-menopausa. Objetivos: o presente estudo teve como objetivos avaliar a modulação autonômica da freqüência cardíaca (FC) e a capacidade aeróbia de mulheres pós-menopausa em uso ou não de TH, antes e após um programa de treinamento físico (PTF). Casuística e Métodos: foram estudadas 18 mulheres sedentárias, divididas em 2 grupos, sendo: Grupo controle - 10 mulheres na pós-menopausa (50 a 60 anos) sem TH; Grupo TH - 8 mulheres na pós-menopausa (50 a 60 anos) com TH (valerato de estradiol + levonorgestrel). Ambos os grupos foram avaliados em dois momentos distintos: antes (avaliação) e após (reavaliação) um PTF de 3 meses de duração. Tanto na avaliação, como na reavaliação, as voluntárias foram submetidas a dois protocolos experimentais: protocolo 1 - para avaliação da modulação autonômica da FC, esta foi coletada em condições de repouso, nas posições supina e sentada, durante 15 minutos em cada posição; protocolo 2 - para avaliação da capacidade aeróbia, as voluntárias foram submetidas a um teste cardiopulmonar com protocolo incremental. Os índices avaliados no protocolo 1 foram: média da FC e dos intervalos R-R (iR-R), índice RMSSD dos iR-R, bandas de baixa (BF) e alta (AF) freqüência da análise espectral, em unidades normalizadas, e razão BF/AF. No protocolo 2 foram comparados os valores de potência, consumo de oxigênio (VO2) e FC no limiar de anaerobiose (LA) e no pico do exercício. Para comparação entre os grupos estudados, foi utilizado o teste t de student não-pareado; para a comparação intra-grupo entre as condições de avaliação e reavaliação, o teste estatístico utilizado foi o t de student pareado. Nível de significância estabelecido em 5%. Resultados: em relação ao protocolo 1, não foram observadas diferenças estatisticamente significativas tanto na comparação entre os grupos como na comparação entre as fases de avaliação e reavaliação, para os dois grupos estudados, em nenhum dos índices avaliados. Na análise dos resultados do protocolo 2, foram observadas diferenças estatisticamente significantes (p<0,05) entre a condição de avaliação para a condição de reavaliação dos parâmetros potência e VO2 no LA e no pico do exercício, para os dois grupos estudados. O grupo TH apresentou valores estatisticamente (p<0,05) superiores do VO2 na fase de reavaliação, quando comparado ao grupo controle. Ainda para o grupo controle, a FC no pico do exercício da reavaliação foi estatisticamente (p<0,05) superior à da avaliação. Conclusões: o programa de treinamento físico realizado na intensidade do LA durante 3 meses promoveu ganhos aeróbios significativos, embora não tenha alterado a modulação autonômica da freqüência cardíaca de mulheres menopausadas sem e em uso de terapia hormonal; tais ganhos parecem ser decorrentes principalmente de adaptações periféricas musculares. A terapia hormonal não teve influência importante sobre a variabilidade da freqüência cardíaca e teve apenas efeito discreto sobre a capacidade aeróbia na reavaliação; esse efeito se deve possivelmente à reserva de vasodilatação presente em mulheres usuárias de reposição estrogênica, que se evidencia apenas em altas intensidades de exercício. / Low levels of estrogen observed at menopause determine many physical, psychological and metabolic changes in women, resulting in a lower quality of life. However, long-term effects of estrogen deficit that could possibly lead to serious diseases, such as cardiovascular disease, are the problems that concern us the most. Within this context, hormone therapy (HT) and physical training are frequently used as useful therapeutic regimens for controlling postmenopausal alterations. Objectives: this study aimed to evaluate the autonomic modulation of heart rate (HR) and the aerobic capacity of postmenopausal women using and not using HT, prior and after a physical training program (PTP). Methods: 18 sedentary women were divided in two groups, as follows: Control Group - 10 postmenopausal women (50 to 60 years) without HT; HT Group - 8 postmenopausal women (50 to 60 years) receiving HT (estradiol plus levonorgestrel). Both groups were evaluated at two distinct moments: prior to (evaluation) and after (re-evaluation) a PTP lasting 3 months. Subjects were submitted to two experimental protocols at both moments: protocol 1 - HR was recorded in a resting condition, in supine and sitting positions, during 15 minutes in each position, for the evaluation of autonomic modulation of HR; protocol 2 - subjects were submitted to a cardiopulmonary test with incremental protocol for the evaluation of aerobic capacity. Autonomic indexes used for protocol 1: mean HR and mean R-R intervals (R-Ri), rMSSD of R-Ri index, low (LF) and high (HF) frequency bands of spectral analysis, in normalized units, and the LF/HF ratio. Aerobic capacity indexes used for protocol 2: workload, oxygen uptake (VO2) and HR values obtained at anaerobic threshold (AT) and at exercise peak. Unpaired Student\'s t-test was used for groups\' comparisons; for comparing evaluation and re-evaluation conditions within groups, paired Student\'s t-test was applied. The level of significance was set at 5%. Results: in relation to protocol 1, no statistically significant differences were found in the comparisons between groups and between evaluation and re-evaluation phases within groups, for any of the autonomic indexes. Protocol 2 analysis showed significant differences (p<0.05) between evaluation and re-evaluation phases for workload and VO2 values at AT and at exercise peak, for both groups. HT group presented significant (p<0.05) higher values of VO2 than control group, in the re-evaluation phase. The levels of HR at exercise peak for control group were statistically (p<0.05) higher than evaluation phase\'s. Conclusions: the 3-month anaerobic threshold-intensity physical training program significantly improved aerobic capacity although not changed the autonomic modulation of heart rate of postmenopausal women using and not using hormone therapy; the nature of this improvement seems to be related to muscle peripheral adaptations. Hormone therapy had not important influence on heart rate variability and a low-magnitude effect on aerobic capacity at re-evaluation test; this effect is possibly related to a vasodilatory reserve presented by HT women that becomes apparent only at high intensity levels of exercise.

A variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) tem sido utilizada como um marcador fisiológico do controle autonômico do coração, enquanto a eletromiografia de superfície (EMGs) tem mostrado ser uma ferramenta útil de análise para avaliar a resposta muscular frente ao exercício físico. Assim os objetivos do presente estudo foram: avaliar o controle autonômico do coração a partir das respostas da freqüência cardíaca e de sua variabilidade nas condições de repouso, nas posições supina e sentada, e durante teste de esforço físico dinâmico contínuo do tipo rampa (TEFDC-R). Avaliar a atividade eletromiográfica durante o TEFDC-R e ainda verificar a correlação entre a atividade eletromiográfica e a variabilidade da freqüência cardíaca durante o TEFDC-R. Metodologia: estudou se 10 homens, ativos, saudáveis, jovens (23,7 ± 3,02 anos) em repouso, nas posições supina e sentada, e durante TEFDC-R, com incrementos de 20 Watts (W) por minuto. Os dados de freqüência cardíaca e dos intervalos R-R (ms) foram coletados em tempo real, batimento a batimento, durante o repouso e o exercício. A EMGs integrada foi coletada do músculo vasto lateral (VL) nos 20 segundos finais de cada minuto durante o TEFDC-R. Análise dos dados: foram calculados os valores médios da freqüência cardíaca (FC) em bpm e dos intervalos R-R (iR-R) em ms em repouso durante os 15 minutos e o índice temporal RMSSD dos iR-R (ms) e da FC (bpm) nessas condições. Durante o TEFDC-R, foi obtida a média da FC (bpm) e o RMSSD dos iR-R (ms) nos 20 s finais de cada minuto de exercício paralelamente a análise da EMGs pelo índice RMS da amplitude do sinal em microvolts. Metodologia estatística: Para a análise estatística utilizou-se os testes não paramétricos de Wilcoxon para amostras pareadas, de Friedman para medidas repetidas seguido de técnicas de comparações múltiplas com o teste de Dunn e análise de correlação de Spearman. Foram considerados níveis de significância de á=0,05. Resultados: os dados apresentam significância estatística (p<0,05) nas seguintes análises: 1) menor FC (bpm) e maior iR-R (ms) médios em supino em relação a sentado; 2) maior VFC em supino quando comparado a sentado; 3) FC (bpm) média e RMSSD dos iR-R (ms), durante o TEFDC-R, entre a potência de 4 W e os intervalos a partir de 55 e 60 W; 4) aumento do índice RMS da EMGs entre 4 W e a partir do intervalo de 57 e 60 W; 5) correlação entre RMS e RMSSD (rs=-0,64), entre FC e RMS (rs=0,61) e entre FC (bpm) e RMSSD (rs=-0,76). Conclusões: nossos dados sugerem que houve uma alteração no balanço vago-simpático com predominância vagal na posição supina quando comparada com a sentada. Mostram ainda, uma associação entre o incremento de potências durante o exercício físico com o aumento do recrutamento de fibras musculares com concomitante aumento da freqüência cardíaca e diminuição da VFC. Essa associação é atribuída tanto ao comando de controle central como dos mecanismos reflexos periféricos, ativados a partir das aferências das fibras musculares do grupo III (ergoceptores) e do grupo IV (metaboloreceptores). Sugerindo o trânsito de informações advindos do córtex motor ativando as fibras musculares e paralelamente à área cardiovascular, modulando o sistema nervoso autonômico do coração / Heart rate variability (HRV) has been used as a physiological marker of heart autonomic control, while surface electromyography (SEMG) has shown to be a useful analysis tool for evaluating muscular response to physical exercise. Therefore, the purpose of the present research was to evaluate heart autonomic control beginning from heart rate (HR) answers and its variability (HRV) in rest conditions, in supine and seating positions, and during test of dynamic physical exercise continuous of ramp type (TDPEC-R). We also intended to evaluate electromyographic activity during TDPEC-R and analyze correlation between HRV and SEMG during test of dynamic physical exercise continuous of ramp type (TDPEC-R). Methodology: Ten men; young (23,7 ± 3,02 years), healthy and with an active life style; were followed up during TDPEC-R in rest, supine and seating positions, with 20 W increments per minute. The HR and R-R intervals (R-RI) data were recorded on a beat-to-beat basis in real time during rest and exercise. Integrated SEMG was collected from vastus lateralis muscle captured during the last 20 seconds of each minute during TDPEC-R. Analysis of the data: HR average values were calculated [in beats per minute (bpm)] and R-RI, in rest condition for 15 minutes. RMSSD temporal index of R-RI and HR were calculated in both conditions. During TDPEC-R, the average HR and RMSSD of R-RI was achieved in the last 20 s of each minute of exercise in parallel with SEMG analysis by RMS index of signal width in microvolts. Statistics Methodology: Wilcoxon nonparametric tests were used for paired samples, Friedman’s for repeated measures followed by multiple comparisons techniques with Dunn test and correlation analysis of Spearman. a=0.05 was the considered level of significance. Results: the data presented statistic significance (p<0,05) in the following analyses: 1) lower HR (bpm) and R-RI (ms) average values in supine than in seating position; 2) higher HRV values in supine in comparison to seating position; 3) average HR (bpm) and xiii RMSSD of R-RI (ms) values, during TDPEC-R, between potency of 4 W and intervals starting from 55 and 60 W; 4) increase of RMS index of SEMG between 4 W and starting from interval of 57 and 60 W; 5) correlation between RMS and RMSSD (rs=-0.64), between HR and RMS (rs=0.61) and between HR (bpm) and RMSSD (rs=-0.76). Conclusions: our data suggest that there was an alteration in vagal- sympathetic balance with vagal predominance in supine position in comparison to seating position. The data also demonstrate association between power increment during physical exercise with increase of muscular fibers recruitment with simultaneous HR increase and HRV decrease. This association is attributed to central control command as well as to outlying reflexes mechanisms, activated from afferent muscular fibers of groups III (ergoreceptors) and IV (metaboreceptors). Which suggests information traffic from the motor cortex, activating muscular fibers, and parallel to cardiovascular area, modulating the autonomous nervous system of the heart

O estado de ansiedade pré-competitiva e seu possível relacionamento com o desempenho esportivo tem se tornado foco de investigação por diversos pesquisadores, principalmente na área da psicologia do esporte. Entretanto, na modalidade futsal, essa relação ainda encontra-se pouco explorada. Assim o objetivo geral do estudo foi verificar a relação entre ansiedade pré-competitiva e o desempenho esportivo em atletas profissionais de futsal durante os playoffs de um campeonato esportivo. Adicionalmente, buscou-se analisar a possível influência entre a condição de jogo (dentro e fora de casa) e fase do campeonato (quartas de final, semifinal e final) sob as respostas de ansiedade e desempenho, além de aplicar a Teoria da Catástrofe para testar a interação entre ansiedade, excitação fisiológica e desempenho. Para tanto o estudo analisou 16 atletas do sexo masculino de futsal, da categoria sub-20, pertencentes a um clube de elite, do estado de São Paulo, Brasil. O estudo foi conduzido durante os playoffs de um campeonato de alta importância para a equipe, sendo as coletadas realizadas nos jogos em casa e fora de casa, nas fases de quartas de final, semifinal e final. Em cada jogo, a coleta ocorreu entre 15 a 30min antes do aquecimento da equipe, sendo avaliados o estado de ansiedade pelo CSAI-2R e a excitação fisiológica pela VFC. O desempenho esportivo foi analisado subjetivamente pelo técnico (questionário em escala Likert). Os tratamentos estatísticos utilizados foram: ANOVA 2x3 para análise da influência da condição e fase do campeonato; a correlação de Pearson para analisar a correlação entre as variáveis analisadas e a regressão linear múltipla que compôs os cálculos da Teoria da Catástrofe. Para todas as análises, foram considerados um alfa de 5%. Como principais resultados destaca-se a relação positiva e significativa da excitação fisiológica e do desempenho entre as diferentes fases da competição. Correlações significativas foram estabelecidas entre as variáveis analisadas, entretanto a maioria delas classificadas como \"moderada\". Através da Teoria da Catástrofe foi possível observar uma positiva interação entre ansiedade, excitação fisiológica e desempenho esportivo. Através dos resultados encontrados, podemos concluir que: o estado de ansiedade pré-competitiva e o desempenho esportivo apresentam uma relação negativa em atletas de futsal. Esta relação pode ser observada com a aplicação da Teoria da Catástrofe, no qual sob altos níveis de ansiedade cognitiva, o desempenho do atleta de futsal tende a diminuir, apenas quando estado de excitação fisiológica estiver elevado. Podemos ainda concluir que a fase da competição pode influenciar significativamente no comportamento dos atletas, através de um aumento no nível de excitação fisiológica conjuntamente com um melhor desempenho com o passar das fases / The pre-competitive state anxiety and it´s possible relationship with the sport performance has become a focus of investigation for many researchers, especially in sport psychology. However in the sport futsal, this relationship is still inconclusive. Thus, the aim of this study was to investigate the relationship between pre-competitive anxiety and performance of professional athletes of futsal during the playoffs of a championship. Furthermore, in this study the possible influence of the phase and game condition on the anxiety and performance responses was analyzed, additionally, the Catastrophe Theory was used to see the interaction amongst cognitive anxiety, arousal and performance responses. To develop this study, 16 male professional futsal athletes were analyzed, belonging to an elite club of São Paulo, Brazil. The study was conducted throughout the playoffs of an important championship on high level for the team. The samples were collected in home and away venue in phases of quarterfinals, semifinals and finals. The data were collected about 15 to 30 minutes before the warm-up in each game, in which the anxiety by CSAI-2R and the physiological arousal by HRV were evaluated. Performance was analyzed subjectively (Likert Scale questionnaire) and objectively (match analysis). The used statistics treatments were: the ANOVA 2x3 for analyzing the influence of phase and game condition; the Pearson\'s correlation for testing the correlation among the variables (state anxiety, physiological arousal and performance) and for the Catastrophe Theory followed specific statistical tests. For all analyzes the alpha was set on 5%. Among the main results we identified a significant influence of the phase of competition for the pre-competitive physiological arousal and the subjective performance. Significant correlations were found among the variables, however, the majority of them was classified as \"moderate\". The Catastrophe Theory presented a positive application on the interaction among anxiety, physiological arousal by HRV indices and performance. Concerning the findings, we can conclude that the pre-competitive state of anxiety and the performance showed a negative relationship in futsal athletes. This relationship can be observed in the Catastrophe Theory, when under high levels of cognitive anxiety, decrease their performance as a function of the increase of physiological arousal. Beyond that, we can conclude that the phase of the game can influence the athlete\'s behavior. When the phase of championship increases, the athletes show a higher level of physical arousal, plus the great subjective performance

O corpo humano é um sistema complexo composto por vários subsistemas interdependentes, que interagem entre si em várias escalas. Sabe-se que essa complexidade fisiológica tende a diminuir com a presença de doenças e com o avanço da idade, reduzindo a capacidade de adaptação dos indivíduos. No sistema cardiovascular, uma das maneira de se avaliar sua dinâmica regulatória é através da análise da variabilidade da frequência cardíaca (VFC). Os métodos clássicos de análise da VFC são baseados em modelos lineares, como é o caso da análise espectral. Contudo, como os mecanismos fisiológicos de regulação cardíaca apresentam características não lineares, as análises utilizando tais modelos podem ser limitadas. Nos últimos tempos, várias propostas de métodos não lineares têm surgido. Porém, não se sabe de uma medida consistente com o conceito de complexidade fisiológica, onde tanto os regimes periódicos como aleatórios são caracterizados como perda de complexidade. Baseado no conceito de complexidade fisiológica, esta tese propõe novos métodos de análise não lineares para séries de VFC. Os métodos consistem da generalização de medidas de entropia já existentes, utilizando a mecânica estatística não aditiva de Tsallis e a técnica de geração de dados substitutos. Foi definido um método, chamado de qSDiff, que calcula a diferença entre a entropia de um sinal e a entropia média de suas séries substitutas. O método de entropia utilizado consiste de uma generalização da entropia amostral (SampEn), utilizando o paradigma não aditivo. Das séries qSDiff foram extraídos três atributos, que foram avaliados como possíveis índices de complexidade fisiológica. A entropia multiescala (MSE) também foi generalizada seguindo o paradigma não aditivo, e os mesmos atributos foram calculados em várias escalas. Os métodos foram aplicados em séries reais de VFC de humanos e de ratos, bem como em um conjunto de sinais simulados, formado por ruídos e mapas, este último em regimes caótico e periódico. O atributo qSDiffmax demonstrou ser consistente para baixas escalas ao passo que os atributos qmax e qzero para escalas maiores, separando e classificando os grupos quanto à complexidade fisiológica. Observou-se ainda uma possível relação entre estes q-atributos com a presença de caos, que precisa ser melhor estudada. Os resultados ainda apontam a possibilidade de que, na insuficiência cardíaca, ocorre maior degradação nos mecanismos de baixa escala, de curto período, ao passo que na fibrilação atrial o prejuízo se estenderia para escalas maiores. As medidas baseadas em entropia propostas são capazes de extrair informações importantes das séries de VFC, sendo mais consistentes com o conceito de complexidade fisiológica do que a SampEn (clássica). Reforçou-se a hipótese de que a complexidade se revela em múltiplas escalas de um sinal. Acreditamos que os métodos propostos podem contribuir bastante na análise da VFC e também de outros sinais biomédicos. / Human body is a complex system composed of several interdependent subsystems, interacting at various scales. It is known that physiological complexity tends to decrease with disease and aging, reducing the adaptative capabilities of the individual. In the cardiovascular system, one way to evaluate its regulatory dynamics is through the analysis of heart rate variability (HRV). Classical methods of HRV analysis are based on linear models, such as spectral analysis. However, as the physiological mechanisms regulating heart rate exhibit nonlinear characteristics, analyzes using such models may be limited. In the last years, several proposals nonlinear methods have emerged. Nevertheless, no one is known to be consistent with the physiological complexity theory, where both periodic and random regimes are characterized as complexity loss. Based on physiological complexity theory, this thesis proposes new methods for nonlinear HRV series analysis. The methods are generalization of existing entropy measures, through Tsallis nonadditive statistical mechanics and surrogate data. We defined a method, called qSDiff, which calculates the difference between the entropy of a signal and its surrogate data average entropy. The entropy method used is a generalization of sample entropy (SampEn), through nonadditive paradigm. From qSDiff we extracted three attributes, which were evaluated as potential physiological complexity indexes. Multiscale entropy (MSE) was also generalized following nonadditive paradigm, and the same attributes were calculated at various scales. The methods were applied to real human and rats HRV series, as well as to a set of simulated signals, consisting of noises and maps, the latter in chaotic and periodic regimes. qSDiffmax attribute proved to be consistent for low scales while qmax and qzero attributes to larger scales, separating and ranking groups in terms of physiological complexity. There was also found a possible relationship between these q-attributes with the presence of chaos, which must be further investigated. The results also suggested the possibility that, in congestive heart failure, degradation occurs rather at small scales or short time mechanisms, while in atrial fibrillation, damage would extend to larger scales. The proposed entropy based measures are able to extract important information of HRV series, being more consistent with physiological complexity theory than SampEn (classical). Results strengthened the hypothesis that complexity is revealed at multiple scales. We believe that the proposed methods can contribute to HRV as well as to other biomedical signals analysis.

As oscilações dos intervalos entre batimentos cardíacos consecutivos, denominadas variabilidade da frequência cardíaca (VFC), são um fenômeno esperado durante a realização de exercícios físicos, cuja relação com o sistema nervoso autônomo permite estimar correlações entre o sistema respiratório e circulatório. O objetivo desse trabalho é verificar as possíveis correlações entre os limiares obtidos pelo ergoespirômetro (LV1 e LV2) e a variabilidade da frequência cardíaca, através do gráfico de Poincaré no domínio do tempo e do modelo Autorregressivo no domínio tempo-frequencial, durante a realização de exercício físico progressivo máximo. Foram coletados os volumes expirados (?V CO2, ?V O2 e ?VE) e também os intervalos R-R de 17 corredores, divididos em treinamento regular (9 indivíduos; idade: 33, 3±10, 0 anos; peso: 72, 7±6, 3 kg; altura: 177, 2±7, 0 cm; vel. treino: 4, 3±0, 6 min/km) e em treinamento irregular (8 indivíduos; idade: 34, 6 ± 9, 0 anos; peso: 72, 6 ± 10, 0 kg; altura: 170, 6 ± 9.9 cm; vel. treino: 5, 3 ± 0, 6 min/km). A série R-R foi filtrada para retirar batimentos ectópicos e, para a análise autorregressiva, foram reamostradas (4 Hz) e suavizadas (Butterworth 4a ordem, passa-banda). Para o Gráfico de Poincaré, três critérios foram avaliados: Crit. 1 - SD1 < 3 ms em cada estágio de velocidade, com valores obtidos a cada 4 min; Crit. 2 - SD1 < 3 ms ao longo de todo exercício, com valores obtidos a cada 1 min; Crit. 3 - diferença entre dois valores consecutivos de SD1, em cada estágio de velocidade, menor do que 1 ms. Os três critérios apresentaram dispersões razoáveis quando comparados ao LV1, porém o grupo de treinamento irregular demonstrou diferenças mais significativas que o grupo regular quando avaliados para (%V O2)E. No modelo autorregressivo, os parâmetros Low Frequency (LF) e High Frequency (HF) diminuíram consideravelmente após o início do exercício, sendo que a LF possui valores superiores. A análise tempo-frequencial ainda é um tópico pouco estudado na área de exercícios físicos, mas demonstra grande potencial para se obter correlações entre os limiares ventilatórios e a variabilidade, uma vez que pode-se representar a potência das bandas de frequência ao longo do tempo através do espectrograma. Conclui-se que a VFC é uma técnica promissora, mas necessita de maiores estudos quanto à regulação do sistema nervoso autônomo frente a resposta cardíaca, quando colocado em uma situação de estresse como o exercício físico. / Fluctuations of the intervals between consecutive heart beats, called heart rate variability (HRV), are an expected phenomenon during physical exercises, whose relationship with the autonomic nervous system allows to estimate correlations between the respiratory and circulatory systems. The aim of this study is to assess the possible correlations between the ventilatory thresholds obtained by ergospirometer (LV1 and LV2) with the heart rate variability, through the Poincaré plot in the time domain and Autoregressive model in the time-frequency domain during maximal progressive exercise. The expired volumes (?V CO2, ?V O2 e ?VE) and the R-R intervals were collected for 17 runners, divided into regular training (9 subjects; age: 33, 3±10, 0 years; weight: 72, 7±6, 3 kg; height: 177, 2±7, 0 cm; training speed: 4, 3±0, 6 min/km) and irregular training (8 subjects; age: 34, 6±9, 0 years; weight: 72, 6 ± 10, 0 kg; height: 170, 6 ± 9.9 cm; training speed: 5, 3 ± 0, 6 min/km). The R-R series was filtered to remove ectopic beats and, for autoregressive analysis, were re-sampled (4 Hz) and smoothed (Butterworths 4a order, bandpass). For the Poincaré plot, three criteria were evaluated: Crit. 1 - SD1 < 3 ms at each stage of velocity, with values obtained every 4 min; Crit. 2 - SD1 < 3 ms throughout the exercise, with values obtained every 1 min; Crit. 3 - difference between two consecutive values of SD1, at each speed stage, less than 1 ms. The three criteria presented reasonable dispersions when compared to LV1, but the irregular training group showed more significant differences than the regular group when evaluated for (%V O2)E. In the autoregressive model, the Low Frequency (LF) and High Frequency (HF) parameters decreased considerably after the beginning of the exercise, and the LF had higher values. The time-frequency analysis is still a understudied topic in the of physical exercises, but it shows great potential to obtain correlations between ventilatory thresholds and variability, since it is possible to represent the power of the frequency bands over time through the spectrogram. It is concluded that HRV is a promising technique, but it needs more studies regarding the regulation of the autonomic nervous system against the cardiac response when placed in a stress situation such as physical exercise.

O objetivo deste estudo é avaliar os efeitos da prática da ioga na freqüência cardíaca, na variabilidade da freqüência cardíaca e na freqüência respiratória. Foram estudados praticantes de ioga (IOGA, n = 8) e não praticantes controles (CT, n = 8) com idade entre 30 e 45 anos. Dois sub-grupos de quatro indivíduos cada, com atividade física regular foram também comparados (IOGAativ e CTativ). Os participantes realizaram prática de asanas (IOGA) ou simulação (CT) precedidos e sucedidos por relaxamento, sendo registrados (20 min) o eletrocardiograma e respirograma antes e após os asanas ou simulação. A freqüência cardíaca foi menor no grupo IOGA comparado ao CT (58,9 ± 6,6 e 64,3 ± 5,6 bpm) e no grupo IOGAativ comparado ao CTativ (55,0 ± 3,6 e 63,2 ± 5,5 bpm). Não foram encontradas diferenças na freqüência respiratória. O intervalo de pulso (IP) foi maior no grupo IOGA (1036,0 ± 111,2 ms) comparado ao CT (943,9 ± 85,3 ms) e IOGAativ (1101,6 ± 72,6 ms) comparado ao CTativ (957,8 ± 92,6 ms). Também o desvio padrão do IP foi maior no grupo IOGA (68,8 ± 22,8 ms) comparado ao CT (51,1 ± 21,7 ms) e grupo IOGAativ (77,8 ± 14,1 ms) comparado ao CTativ (41,5 ± 17,8 ms). A potência espectral do IP foi maior no grupo IOGAativ comparada ao CTativ na faixa de muito baixa freqüência (2157,3 ± 1159,4 vs. 876,0 ± 989,4 ms2) e maior nas faixas de baixa (1523,7 ± 964,6 vs. 494,7 ± 417,1 ms2) e alta freqüências (1684,4 ± 847,9 vs. 462,6 ± 375,1 ms2) comparando-se os valores obtidos após os asanas ou simulação. Os resultados sugerem que a combinação de exercícios físicos e ioga pode aumentar os benefícios destes à saúde. / The objective of this work is to evaluate the effects of yoga practice in heart rate (HR), HR variability and respiratory rate using spectral analysis. We compared yoga students (IOGA, n = 8) with non-practicing controls (CT, n = 8), between 30 and 45 years of age. These groups were subdivided in two subgroups (n = 4) having regular practice of physical activities besides yoga (IOGAactiv and CTactiv). The participants practiced the yoga asanas (IOGA) or physical simulation (CT) preceded and succeeded by relaxation, after which the electrocardiogram and respirogram was recorded for 20 min. Heart rate was lower in IOGA when compared to CT (58,9 ± 6,6 vs. 64,3 ± 5,6 bpm) and in IOGAactiv compared to CTactiv (55,0 ± 3,6 vs. 63,2 ± 5,5 bpm). No diferences in respiratory rate were found between groups. Pulse interval (PI) was higher in IOGA when compared to CT (1036,0 ± 111,2 vs. 943,9 ± 85,3 ms) and IOGAactiv compared to CTactiv (1101,6 ± 72,6 vs. 957,8 ± 92,6 ms). Standard deviation of pulse interval was greater in IOGA when compared to CT (68,8 ± 22,8 vs. 51,1 ± xix 21,7 ms) and IOGAactiv compared to CTactiv (77,8 ± 14,1 vs. 41,5 ± 17,8 ms). The spectral power of the PI was higher in the IOGAactiv group in relation to the CTactiv in the bands of very low (2157,3 ± 1159,4 vs. 876,0 ± 989,4 ms2) and in the band of low (1523,7 ± 964,6 vs. 494,7 ± 417,1 ms2) and high frequency (1684,4 ± 847,9 vs. 462,6 ± 375,1 ms2) after the practice of yoga asanas. These results suggest that combination of physical exercises and yoga may increase their healthy benefits.

Studies have reported that around 20 % of all traffic accidents are caused by a sleepy driver. Sleepy driving has been compared to drunk driving. A sleepy driver is also an issue in the case of automated vehicles in the future. Handing back the control of the vehicle to a sleepy driver is a serious risk. This has increased the need for a sleepiness estimation system that can be used in the car to warn the driver when driving is not recommended. One commonly used method to estimate sleepiness is to study the heart rate variability, HRV, which is said to reflect the activity of the autonomous nervous system, the ANS. The HRV can be expressed through different measures obtained from a signal of RR-intervals. The aim with the thesis is to investigate how well the HRV translates into sleepiness estimation and how the experimental setup might affect the results. In this study, HRV data from 85 sleep deprived drivers was collected together with the drivers’ own ratings of their sleepiness according to the nine graded Karolinska sleepiness scale, KSS. An ANOVA test showed statistical significance for almost all of the used HRV measures when the Driver ID was set as random variable. In order to reduce the number of HRV measures, a feature selection step was performed before training a Support Vector Machine (SVM) used for classification of the data. SVM classifiers are trained to use the input features describing the data to optimize hyperplanes separating the discrete set of classes. Previous research has shown good results in using HRV for sleepiness detection, but common issues are the small data sets used and that most experiments are performed in a simulator instead of at real roads. In some cases, no sleep deprivation is used. The result from the classification in this study is a mean accuracy of around 58-59 %, mean sensitivity of 50-51 %, mean specificity of 75-76 % and mean F1 score of 50-51 % over the three classes ’Alert’, ’Getting sleepy’ and ’Sleepy’. This together with the results of the ANOVA test shows that the HRV measures performed relatively poor when used for classification of the data and that there are large inter-individual differences. This suggests the use of personalized algorithms when developing a sleepiness estimation system and an investigation regarding how other confounding factors could affect the estimation is also motivated.