El análisis de la variabilidad del ritmo cardíaco es una técnica no invasiva que permite la diagnosis y prognosis de cardiopatías y neuropatías. El ritmo cardíaco está modulado por diversos sistemas fisiológicos siendo el nexo de unión el sistema nervioso autónomo o vegetativo (tanto la rama parasimpática como la rama simpática). La degeneración del sistema nervioso autónomo o del tejido cardíaco queda reflejada en el análisis de la serie temporal RR mediante la cual se cuantifica y caracteriza la variabilidad del ritmo cardíaco. La secuencia RR se puede obtener a partir de un electrocardiograma superficial convencional midiendo el tiempo entre complejos QRS consecutivos. El análisis de la señal RR debe ser inmune a la presencia de artefactos (detección defectuosa de complejos QRS) y debe averiguar si hay algún sistema que está degenerado. Algunos métodos de análisis son el estadístico, el espectral, el de osciladores no lineales, etc.Los objetivos principales de esta tesis son el estudio de la relación entre la HRV y los diversos sistemas fisiológicos en sujetos sanos y en pacientes, y la crítica y mejora de los diversos métodos de caracterización de la serie RR. La hipótesis subyacente es la posibilidad de identificar el efecto de los diferentes sistemas y de mejorar la interpretación y caracterización de la HRV para una posterior aplicación a la diagnosis. Se han propuesto nuevos índices para la medida de la secuencia RR, se han realizado experimentos que han demostrado las limitaciones de los métodos espectrales y se han propuesto mejoras para el análisis espectral de la variabilidad del ritmo cardíaco. Se han comparado los métodos espectro-temporales para poder realizar análisis de señales no estacionarias. Por otro lado se han empleado métodos como el biespectro que aportan información útil para el análisis de la señal RR. Se han realizado medidas en sujetos sanos y en modelos animales para la verificación de las herramientas propuestas. Así mismo, se han propuesto aplicaciones nuevas como el uso conjunto de la medida de la variabilidad del ritmo cardíaco y de la pletismografía de impedancias para el análisis de los sistemas reguladores de los fluidos corporales.Se ha desarrollado un equipo para la monitorización ambulatoria de la variabilidad del ritmo cardíaco. Este equipo se ha aplicado a diversas medidas.