心拍の２つの周波数成分

ものの本 (今ではウェブサイト) によれば，心拍変動のパワースペクトルを，高周波成分（HF成分 0.15-4Hz 図の緑）と低周波成分（LF成分 0.05-0.15Hz 赤）に分けたとき，HF成分は副交感神経が緊張しているときにのみ心拍変動に現れる．いっぽうLF成分は、交感神経が緊張しているときも、副交感神経が緊張しているときも心拍変動に現れる．
HFが相対的に大きくなると副交感神経が優位になりリラックス状態にあると推定でき，HFが相対的に小さくなると交感神経が優位にたちストレス状態にあると推定できる．

「ジャズ演奏と心拍」の研究と称して，奏者の演奏時の心拍の時間変化を測定した．せっかくだから，このときの時間変化を HF LF を用いて分離してみた．結果がこれ...My One and Only Love を，ピアノトリオで演奏中のピアニストの，心拍の時間変化の平均値からのずれを，0.15Hz を境界に FIR ロウパスフィルタとハイパスフィルタに通した結果がそれぞれ左と右の図である．計算は Mathematica による．



左の図はフィルタをかけなかったとき，すなわち「ジャズ演奏と心拍」図4.4 の赤線とまったくと言えるくらいに同じ，中央の図は大きな挙動は左と似ている．
HF・LF がカットオフ周波数 0.15Hz ではっきり分かれるものでもないだろうし，またそのカットオフには個人差もあるだろう...というわけで，勝手にハイパスのカットオフを 0.2 Hzに上げて見た結果が右である．細かい振動だけが残った．
振幅は 1/f 的に周波数とともに減少するので，左の最大振幅を 100 とすれば，中では 20．右では 6 くらいである．

リラックスの指標となる HF 成分のほうが時間的な変動がはげしく，LF 成分すなわちストレスの変動の方が遅い．素人考えでは逆のような気がして仕方がない．
物理的 ? に HF は呼吸起源 (気体の流体力学)，LF は血流起源 (液体の流体力学) と言われればそうかなとは思うのだが...

演奏に反応するのは LF 成分らしいというのが，当面の結論である．

しかし，楽器演奏のような運動中の HF・LF 分離に果たして意味があるのだろうか．