La variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) es considerada una medida de la función neurocardíaca que refleja la interacción entre el corazón-cerebro y las dinámicas del sistema nervioso autónomo (SNA) 1 . Altos niveles de VFC reflejan una mejora en la capacidad regulatoria del SNA y de aspectos cognitivos y emocionales 2 . Las diferencias individuales se asocian con la capacidad de control de la atención, especialmente en presencia de un estímulo emocional 3 .

Las dinámicas de la VFC son especialmente sensibles a cambios en el estado emocional. Las emociones positivas y negativas pueden ser fácilmente diferenciadas por los estándares del ritmo cardíaco, independientes de los latidos del corazón 4 . La presencia de estrés puede afectar al cerebro en el área que procesa el conocimiento y la memoria de trabajo, fundamentales para un buen desempeño en el aprendizaje, en las pruebas o en las presentaciones de trabajos. Las situaciones de presión pueden provocar estrés, pérdida de concentración, atención y un desempeño por debajo del potencial esperado 5 .

La cuadrícula de números (grid of numbers, GN) fue desarrollada por el comité de atletismo del bloque de Europa del Este, originalmente con el nombre de Grade de Harris y Harris (1984), para que los entrenadores olímpicos lo utilizasen como método para evaluar la capacidad de concentración de los atletas antes de la competición 6 . Este test fue utilizado por primera vez en la antigua Unión Soviética; se exigía que el atleta mirase una cuadrícula con 100 números aleatorios (0-99), divididos en una cuadrícula de 10 × 10, con el mismo tamaño cuadrado. En este juego, el atleta debería registrar la mayor cantidad de números consecutivos, en el menor tiempo posible 7 . Este juego cognitivo puede ser utilizado en varios contextos, incluyendo el educacional. Se evalúa la concentración, la atención selectiva y la memoria de trabajo. El propósito del juego se basa en el desarrollo del proceso cognitivo que, a su vez, es una manifestación de la actividad neural que depende de la activación de un estímulo más importante y la inhibición o supresión de otros menos importantes 8 .

El buen desempeño de la GN depende de una buena capacidad de tres parámetros básicos: la precisión, la velocidad y la estabilidad.

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  Precisión: se refiere a la precisión del jugador durante la tarea, si cometió errores o acertó todas las veces.

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  Estabilidad: es una medida de la constancia del jugador al realizar la tarea. Las personas con alta estabilidad varían menos durante la tarea, que tiende a tomar el mismo tiempo para encontrar cada número.

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  Velocidad: se refiere a la velocidad a la que se completa la tarea. Es un indicador general de la ejecución de la tarea, lo que motiva al usuario para completar el desafío.

Este indicador está influenciado por todas las capacidades cognitivas básicas mencionadas anteriormente. Se pretende conseguir una elevada velocidad acompañada de un buen nivel de estabilidad y precisión 7 .

El biofeedback cardíaco (BFC) es una poderosa herramienta educativa en centros de salud mental y facilita mejoras rápidas y profundas en condiciones tales como la depresión, la ansiedad, el trastorno de pánico, el trastorno de estrés postraumático o el trastorno de hiperactividad 4 . Se basa en el registro de la VFC y/o la respiración, con la finalidad de entrenar el aumento de la coherencia cardíaca 9–12 .

La coherencia cardíaca incluye: aumento de la sincronización entre las dos ramas del SNA, el cambio en el equilibrio autónomo mientras aumenta la actividad parasimpática, una mejora de la sincronización entre el corazón y el cerebro y un ajuste temporal entre los diferentes sistemas oscilatorios fisiológicos 4 . Los efectos de la coherencia se extienden a los dominios cognitivos más complejos, incluyendo la memoria. En cuanto a la optimización del rendimiento, el individuo, en general, no debe estar muy relajado ni muy estimulado. Por lo tanto, en términos psicofisiológicos, la coherencia cardíaca se produce como resultado de una buena sincronización de varios sistemas del cuerpo 1 .

En el espectro de potencia de la VFC, la coherencia cardíaca refleja un gran aumento de la energía en el espectro de baja frecuencia (LF), típicamente 0.1 Hz, y una disminución en el espectro de muy baja frecuencia y alta frecuencia (HF) 1 . Mourot et al. 13 se refieren a la supresión en la banda de frecuencia de 0.1 Hz en condiciones de resolución de problemas de demanda cognitiva y la memoria de trabajo. Es decir, el sistema parasimpático tiende a disminuir cuando la demanda cognitiva es alta.

El BFC utiliza un sensor para medir el intervalo entre los latidos cardíacos y mostrar al sujeto las alteraciones cardíacas en una determinada actividad. Las informaciones son interpretadas por programas de ordenador, en los cuales está dispuesto el patrón del SNA a partir de la VFC para que el participante pueda manipular sus variables psicofisiológicas 14 . Las principales ventajas de este tipo de sistema son que se basan en determinaciones no invasivas, medidas implícitas y que no requieren mediciones de rendimiento anterior. Por otra parte, las señales son continuas y las respuestas se muestran en tiempo real, por lo que pueden ser evaluadas tanto a corto como a largo plazo 15 .

Según Luay y Revett 16 , esta herramienta proporciona información sensible acerca de los cambios fisiológicos, de modo general, antes de que la persona sea consciente de la experiencia que está viviendo. Los eventos fisiológicos se convierten en un sistema (en este caso, el ordenador) que reconoce los cambios que la persona está experimentando. De este modo, el BFC, además de ser una herramienta médica, puede ser una gran aliada en las prácticas cognitivas y de enseñanza. Este método es simple, replicable y estandarizado para los cambios fisiológicos específicos. Además, puede ser fácilmente aprendido por la mayoría de las personas 11 .

El objetivo de este trabajo fue estudiar los efectos crónicos en el desarrollo cognitivo de niños, de un programa de intervención de 10 min en formato de juego, basado en el principio de aprendizaje de la autorregulación cardiovascular.

El indicador de precisión (figura 1) aumentó en el grupo experimental de un 66.2 a un 83.3% de aciertos. En el grupo control, de un 48.4 a un 60.9% de aciertos (p = 0.003, F [1.48] = 9.47, n2 = 463). O sea, el grupo experimental tuvo un mejor desempeño (17.1%) que el grupo control (12.5%) (Lambda de Wilks = 0.002, F = 15.58, n2 = 585).

Figura 1.

(0.07MB).

Muestra el desempeño de los grupos experimental y control en relación con el indicador de precisión. Fuente: Amaral 30 .

La estabilidad (figura 2), en la segunda sesión, disminuyó en el grupo experimental un 0.43% (p < 0.013) y en el grupo control, un 1.31% (p < 0.028). Sin embargo, de la segunda a la tercera sesión, el grupo experimental tuvo una mejora en el indicador estabilidad de un 18% (p < 0.012), mientras que el grupo control tuvo una mejora de un 95% (p < 0.128).

Figura 2.

(0.06MB).

Desempeño de los participantes, en números por segundo, de los grupos experimental y control en relación con el indicador de estabilidad. Fuente: Amaral 30 .

El indicador velocidad mejoró en el grupo experimental de la primera a la segunda sesión de 0.28 a 0.31 números por segundo (r2 = 0.747; p = 0.010) y 0.4 números por segundo en la tercera sesión (r2 = 0.733; p = 0.013), totalizando un incremento de un 21.43% (r2 = 0.93; p < 0.001).

La FC del grupo experimental disminuyó de 103.08 ± 6.40 sístoles por minuto (spm) en LB1 a 100.27 ± 4.38 spm en la LB3 (r2 = 0.747; p < 0.008). En el grupo control, la FC aumentó de 102.29 ± 3.17 spm en la LB1 a 109.14 ± 4.54 spm en la LB3.

Según el análisis de la MANOVA, hubo un cambio de patrón en la FC en el grupo experimental entre la intervención con el Pacer y con el BFC (Lambda de Wilks = 0.019, f = 3.368 c, r2 = 0.545). El análisis con el test t emparejado muestra que la intervención con el BFC fue más efectiva en disminuir la FC que la intervención con el Pacer (p < 0.009, F[1.9] = 7.407, n2 = 849).

Hubo una diferencia de los valores de RR (tabla 1) del grupo experimental entre la LB1 y la LB2; estos fueron de 591.6 ± 38.1 y de 609.0 ± 24.7 RR (r2 = 0.745, p < 0.008). Además, el tratamiento BFC mostró ser más eficaz en comparación con el tratamiento con el Pacer (p < 0.03).

El grupo experimental aumentó el poder total de energía de la primera LB hacia la última LB y el grupo control disminuyó de la primera LB hacia la última LB (Lambda de Wilks < 0.047, F = 2.561 c, n2 = 0.737), creando así una diferencia entre los grupos (p < 0.032). En el grupo experimental hubo un aumento en la SDNN en la LB1 de 40.82 ± 9.21 ms a 44.03 ± 6.87 ms (p < 0.026). El índice estadístico derivado de la raíz cuadrada de la diferencia entre los intervalos RR del grupo experimental tuvo un incremento del 2.52% (p < 0.05), mientras que en el grupo control disminuyó un 26.78% (p < 0.02). El número de intervalos adyacentes que varían por más de 50 ms del grupo experimental aumentó entre la LB1 y la LB3 (r2 = 0.898, p < 0.038) y entre la primera cuadrícula de número del GN y la tercera (r2 = 0.947, p < 0.014).

El índice cardíaco vagal (CVI) (tabla 2) tuvo un incremento en la LB en el grupo experimental de 2.92 ± 0.19 a 3.07 ± 0.16, mientras que en el grupo control disminuyó de 2.91 ± 0.12 a 2.47 ± 0.22, objetivándose una diferencia al comparar los valores de los grupos (p < 0.037). Se observó un mayor incremento en el CVI en las sesiones de BFC (p < 0.031, F [1.7] = 4.550) en comparación con las sesiones del Pacer. El índice cardíaco simpático del BFC tuvo una caída de la primera (2.35 ± 0.19) a la última (1.88 ± 0.11) sesión del experimento (p < 0.06).

El índice de estabilidad, en reposo, estuvo inversamente relacionado con el poder total de energía (r2 = −0.650, p < 0.01), el número de intervalos adyacentes que varían por más de 50 ms (r2 = −0.756, p < 0.01), el SDNN 0 (r2 = −0.645, p < 0.01) y el CVI (r2 = −0.528, p < 0.05). La LF (r2 = 0.718, p < 0.05) y el índice cardíaco simpático (r2 = 0.766, p < 0.01) estuvieron positivamente relacionados con la estabilidad.

Durante la GN, el SDNN (r2 = 0.674, p < 0.05), el número de intervalos adyacentes que varían por más de 50 ms (r2 = 0.727, p < 0.05), el RR (r2 = 0.733, p < 0.05), el HF (r2 = 0.747, p < 0.05) y el CVI (r2 = −0.720, p < 0.05) estuvieron relacionados con mayores valores de precisión.

Además, la precisión estuvo correlacionada con la razón LF/HF; o sea, el mayor porcentaje de aciertos en el juego estuvo entre los números 0.5 y 2 de la razón LF/HF.

La muestra inicial consistió en 52 niños distribuidos de manera aleatoria en grupo experimental y grupo control, participantes del programa Atletas del Futuro, en Brasil. En la muestra utilizada para este estudio no hubo diferencias significativas en cuanto a género, con valores de RR, SDNN, índice estadístico derivado de la raíz cuadrada de la diferencia entre los intervalos RR e índices generados por la GN.

Los estudiantes del grupo experimental mejoraron sus capacidades cognitivas, como demuestra la mejora de los indicadores del juego GN. Este efecto se asocia a una disminución de la actividad parasimpática durante el juego. El control cognitivo se refiere a los procesos mentales implicados en el mantenimiento de la información deseada activa, sin inhibir la información necesaria 26 . Thayer et al. 27 plantean que la inhibición es un aspecto que se destaca de otras facetas del control cognitivo. La inhibición es un mecanismo central en el que los individuos producen respuestas adecuadas a los diferentes contextos; las respuestas individuales de la VFC reflejan el grado en que estos procesos inhibitorios parecen ser más efectivos 3 . La precisión fue correlacionada con índices referentes a la actividad parasimpática. Esto indica que el estado de calma y relajación inducida por el sistema nervioso parasimpático representa una mayor precisión durante el juego 28 .

Según los resultados de este estudio ilustrados en la figura 1, la estabilidad se correlacionó inversamente con los índices relacionados con la actividad parasimpática. Por otra parte, la estabilidad se correlacionó positivamente con otros índices, predominantemente con la actividad simpática. Estos resultados llevan a la conclusión de que para tener una buena estabilidad durante el juego, lo interesante es que la persona no tenga demasiado activado el sistema parasimpático, ni excesivamente relajado, y que tenga un equilibrio entre el estado de calma y alerta. Los niños que no logran estabilizarse durante el juego sufren menos la influencia de factores externos (medio) e internos (emocionales) durante las evaluaciones, o incluso durante el aprendizaje 14 .

Estos resultados están de acuerdo con el estudio de Blumenstein 18 , en el que los estudiantes participaron en un juego similar a GN donde debían colocar, en el menor tiempo posible, 15 piezas en orden secuencial. Este autor concluyó que las personas que estaban realizando un entrenamiento mental, basado en los patrones de respiración, especialmente aquellos que estaban realizando entrenamiento con el BFC, tendieron a mejorar su rendimiento en el juego. En el estudio de Greenlees et al. 6 se ha examinado la eficacia de GN en un juego de fútbol americano universitario, demostrando que la GN no causó efecto significativo en la tarea de aprendizaje, lo que indica la validez de la formación BFC, con respecto a la mejora de los índices de rendimiento y desarrollo cognitivo de los niños que participaron en este estudio.

Otro factor importante en este trabajo fueron los informes de los estudiantes que tenían problemas para concentrarse, incluso durante la respiración controlada cuando se llevo a cabo la actividad de la BFC y entraron en un estado de coherencia emocional, es decir, cuando en el juego de ala delta Feel Rio volaron, los estudiantes consideraron que el tiempo pasó rápido. Estos informes colaboran en afirmar la teoría. Se observó un aumento de la actividad parasimpática y una disminución de la actividad simpática en el grupo experimental. El equilibrio del SNA y la sensación subjetiva provocada por este de «claridad mental» o «atención relajada» hacen que el tiempo parezca «pasar más rápido» 4 .

Este efecto podría justificarse en los resultados de la investigación de McCraty et al. 29 , que demuestran que la combinación de la FC y la autoinducción de un estado emocional positivo facilitan la coherencia en el SNA. Cuando la dinámica corazón-cerebro se armoniza, las informaciones de las capacidades de procesamiento del cerebro se modifican. Estos cambios potencialmente aumentan la capacidad de mejorar cómo ver la discriminación y las habilidades motoras.

Por tratarse de un programa para familias de renta baja, a estos niños nunca se les había presentado la posibilidad de la utilización de una técnica de concentración y control mental. La creación de software en formato de juego, con reproductor de señales fisiológicas de VFC del propio individuo, aparece como una estrategia eficaz para ayudar en el aprendizaje de la autorregulación fisiológica y, en consecuencia, la modulación del SNA.

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.