Fysiologiset mittaukset stressin pitkäkestoisessa seurannassa

Stressin fysiologisia vaikutuksia voidaan mitata monella tavalla ja myös kliiniseen käyttöön soveltuvia menetelmiä löytyy useita. Stressinseurannan menetelmiä ovat esimerkiksi yksinkertaiset verenkiertomittaukset (syke, sykevälinvaihtelu), erikoisosaamista vaativat verenkiertomittaukset (EKG:n ja verenpaineen pitkäaikaisrekisteröinnit, autonomisen hermoston testit) sekä biokemialliset määritykset (hormonaaliset ja immunologiset määritykset verestä, syljestä, virtsasta). Laboratorio-olosuhteissa tehdyissä mittauksissa saadaan monipuolista ja tarkkaa tietoa, mutta niiden avulla ei voida tavoittaa arkielämän tapahtumista johtuvia fysiologisia muutoksia.

Ylikuormitustilat kehittyvät pitkän ajan kuluessa, ja kroonistuneesta stressistä palautuminen voi viedä viikkoja tai kuukausia. Stressin pitkäaikaiseen fysiologiseen mittaukseen tarvitaan käyttäjäystävällisiä ja normaaliarkeen sopivia menetelmiä.

Kannettavat laitteet soveltuvat pitkäkestoiseen mittaukseen

Pitkäkestoista stressin mittausta voidaan tehdä vain kannettavilla laitteilla, joista ei koidu käyttäjälleen kohtuutonta vaivaa. Aktiivisuus- ja muut hyvinvointimittarit ovat tuoneet mahdollisuuden ymmärtää omaa fysiologiaa jokaisen ulottuville. Monet mittareista tekevät päätelmiä myös käyttäjän stressistä, mutta käyttäjällä ei ole aina välttämättä ymmärrystä siitä, mihin mittaustulokset perustuvat.

Kliinisessä käytössä olevia fysiologisia mittausmenetelmiä stressin viikkoja tai kuukausia kestävään seurantaan ei vielä ole. Tällä hetkellä jatkuvaa ja pitkäaikaista stressin seurantaa voi tehdä sykevälivaihtelua tai ihon sähkönjohtavuutta mittaamalla.

Sykevälivaihtelu

eng. heart rate variability (HRV)

Terve sydän ei ole metronomi. Sykevälivaihtelu tarkoittaa peräkkäisten sydämenlyöntien välisen ajan variaatiota. Sykeväli vaihtelee levossa kymmenistä jopa sataan millisekuntia.

Sykevälivaihtelu on kehon keino säädellä optimaalista verenkiertoa erityisesti aivoihin. Mitä enemmän vaihtelua lyöntien välissä on, sitä suurempi on parasympaattisen hermoston aktiivisuus – eli elimistön palauttavat toiminnot tekevät tehtäviään hyvin. Esimerkiksi pakene tai taistele -reaktio aktivoi sympaattisen hermoston, ja parasympaattinen toiminta menee pois päältä. Tällöin sykevälivaihtelu pienenee sydämen takoessa jatkuvasti samaa tahtia, sillä taistelussa pyritään pysymään hengissä eikä hienosäätämään kehon toimintoja.

Sydämen sykevälivaihteluun vaikuttavat eniten ikä, sukupuoli ja syketaajuus. Mitä korkeampi ikä ja leposyke, sitä pienempi vaihtelu. Sykevälivaihteluun vaikuttavat lisäksi mm. henkinen ja fyysinen stressi, ikä, tupa­kointi, alko­holi ja kah­vi, yli­paino, veren­paine, ve­ren rasvap­ro­fiili, soke­riarvot, tuleh­dus­te­kijät, masennus ja ahdis­tu­neisuus. Myös pe­rimä vai­kuttaa ­sy­ke­vä­li­vaih­teluun voimak­kaasti. Yksi­löl­linen vaih­telu on suur­ta, sik­si syke­vä­li­vaih­te­lulle ei voi asettaa sel­keitä raja-ar­voja. Mittauksissa tärkeää on huomioida lepo ja rasitus: kun syke kohoaa fyysisessä kuormituksessa korkealle, sykevälivaihtelu pienenee.

Sykevälivaihtelu on ilmiönä tunnettu 60-luvulta asti ja terveydenhuollossakin sitä on käytetty jo pitkään. Tarkin tapa mittaukseen on elektrokardiogrammi eli EKG. Hyvinvointikäyttöön on tarjolla useita erilaisia laitteita, joista rinnasta mittaavat, esim. pannat tai liimattavat sensorit ovat tarkimpia. Ranteesta tai sormesta tehtynä mittauksen tarkkuus kärsii liikkeestä erityisesti korkeilla syketaajuuksilla.

Mittauksessa sydänkäyrältä lasketaan perättäisten jaksojen saman vaiheen välinen aika. Yleensä mitataan perättäisten R-piikkien (sydämen vasemman kammion supistuminen) välistä aikaa, R-R -intervallia. Sykevaihtelun analysoinnissa käytetään matemaattisia menetelmiä. Kehittyneellä algoritmiikalla sykevälivaihtelusta voidaan tehdä päätelmiä henkilön psyykkisestä ja fyysisestä kuormituksesta, mutta aina ei ole helppoa selvittää mistä milloinkin on kysymys.

Sy­dämen syke­vä­li­vaih­telu on le­vossa ja rentou­tu­neena suur­ta, kun ih­minen on nuori, ter­ve, hyvä­kun­toinen ja -voin­tinen. Yksinkertaistaen alhainen sykevälivaihtelu perusterveellä aikuisella voi antaa indikaatiota stressistä.

Ihon sähkönjohtavuuden muutos

eng. electrodermal activity (EDA), galvanic skin response (GSR), skin conductance response (SCR)

Sykevälivaihtelua pidempään tunnettu ilmiö on ihon sähkönjohtavuuden muutos. Psykologisten tekijöiden vaikutuksen ihon sähkönjohtavuuteen löysivät lähes samaan aikaan ranskalainen neurologi Féré (1888) ja venäläinen fysiologi Tarchanoff (1889). Ensimmäiset havainnot oli tehnyt jo kymmenen vuotta aiemmin ranskalainen terapeutti Vigouroux. Ilmiön lukuisista nimeämiskäytännöistä on englanniksi vakiintunut electrodermal activity (EDA).

Ihon sähkönjohtavuus kasvaa, kun hikirauhasten kautta ihon pinnalle nousee hikeä. Ihon pienet hikirauhaset reagoivat vahvasti psykologisiin ärsykkeisiin ruumiinlämmöstä riippumatta. Ne aktivoituvat, kun sympaattinen hermosto valmistaa kehoa toimintaan. Merkittävää on, että parasympaattinen aktivaatio ei vaikuta ihon sähkönjohtavuuteen, joten sitä voidaan pitää indikaattorina psykologiselle ja fysiologiselle virittäytyneisyydelle. Ihon sähkönjohtavuuden lisääntyminen korreloi vahvasti emotionaalisen ja kognitiivisen aktiivisuuden kanssa (1).

Ihon sähkönjohtavuudella on paljon kliinisiä ja käytännön sovellutuksia, joista tunnetuin lienee valheenpaljastustesti. Psykologian tutkimuksessa ilmiön mittausta on sovellettu sen löytämisestä lähtien, myöhemmin esimerkiksi peli- ja käyttäjätutkimuksessa ja huippu-urheilussa.

Mittaamiseen on kautta aikojen ollut tarjolla paljon laitteita, joilla voidaan tehdä laboratoriotason mittausta. Yleensä mittaus tehdään kämmenestä tai sormenpäistä elektrodeilla, jotka on johtimin yhdistetty vahvistimeen. Käsittelemätön signaali on hyvin herkkä liikkeelle, joten useimmissa testiasetelmissa henkilön pitää olla liikkumatta. Mahdollisesti näistä syistä tämä yksinkertainen ja helppokäyttöinen mittaus on jäänyt vain tutkijoiden työkaluksi ja käyttö hyvinvoinnin laajemmassa ymmärryksessä ei ole vielä tehokkaasti hyödynnetty.

Vasta viime aikoina puettavien biosensorien laadun ja tunnettuuden lisääntyessä markkinoille on tullut kannettavia laitteita ihon sähkönjohtavuuden mittaamiseen. Kannettavuus on kiinnostavaa sekä psykologian että kliinisen käytön näkökulmasta (2). Psykologian piirissä kannettavat sensorit sallivat mittaukset henkilön normaalissa elämänpiirissä, mikä tuo arviointiin valtavasti uutta näkökulmaa. Kannettavat laitteet myös mahdollistavat jatkuvan mittauksen kohtuullisin kustannuksin.

Ihon sähkönjohtavuuden mittaus rekisteröi resistanssin eli sähköisen vastuksen (mittayksikkö ohmi) käänteisarvon konduktanssin (mittayksikkö siemens) kahden ihon pisteen välillä (3). Signaalilla on kaksi komponenttia: hitaasti muuttuva ihon johtavuustaso (skin conductance level, SCL) ja piikkimäinen ihon johtavuusvaste (skin conductace response, SCR), jonka amplitudi ja esiintymistiheys kertovat henkisestä vireystilasta (1). Ihon sähkönjohtavuuden muutos ei kerro henkilön tunnetilasta, eli vireystilan nousu voi johtua yhtä hyvin innostuksesta, paniikista kuin ärsyyntymisestä.

Mittaustarkkuus riippuu käytettävästä laitteesta, mistä kohtaa kehoa mitataan – kämmenistä ja jalkapohjista saadaan paras vaste (4), ja ympäristön stabiiliudesta. Ihon sähkönjohtavuuden arvoihin on todettu iän ja sukupuolen vaikuttavan jonkin verran. Ulkoinen lämpötila ja henkilön liikkeet vaikuttavat mittaussignaaliin, jota pitää oikeiden johtopäätösten tekemiseksi käsitellä.

Ihon sähkönjohtavuuden mittaus on mahdollista saada kannettavassakin muodossa niin tarkaksi, että sen avulla henkilön emotionaalista ja kognitiivista kuormitusta voidaan ymmärtää hyvin. Tavoitteemme on ilmiön entistä tehokkaampi hyödyntäminen esimerkiksi työuupumuksen ehkäisyssä. Uupumus kehittyy usein pitkän ajan kuluessa, joten pitkäaikainen ja jatkuva stressin mittaus käyttäjäystävällisesti ja luotettavasti on tärkeää.

Seuraavassa artikkelissamme kerromme, miten Moodmetric-älysormus mittaa ihon sähkönjohtavuutta, ja miten algoritmien avulla laskettu Moodmetric-indeksi huomioi edellämainitut olosuhteiden rajoitukset.

Lue artikkelisarjat aiemmat osat tästä

OSA 1: Pakene tai taistele -reaktio

OSA 2: Aivojen tulkinta jatkuvasta vaarasta johtaa pitkittyneeseen stressiin

Lähteet:
(1) Electrodermal Activity (Boucsein, 2012)

(2) Feasibility of an Electrodermal Activity Ring Prototype as a Research Tool (Torniainen, Cowley, Henelius, Lukander, Pakarinen, 2015)

(3) A short review and primer on electrodermal activity in human computer interaction applications (Benjamin Cowley, Jari Torniainen, 2016)

(4) Electrodermal Activity Sensor for Classification of Calm/Distress Condition (Zangróniz et al., 2017)

Moodmetric-mittauksen tieteellinen tausta ja käytännön sovellutukset käydään läpi viisiosaisessa sarjassa
  1. Pakene-tai-taistele -reaktio
  2. Aivojen tulkinta jatkuvasta vaarasta johtaa pitkittyneeseen stressiin
  3. Fysiologiset mittaukset stressin pitkäkestoisessa seurannassa
  4. Moodmetric-älysormuksen toiminta ja mittausdatan tulkinta (julk. vko 9)
  5. Moodmetric-mittaus ennakoivan työterveyshuollon välineenä (julk. vko 10)

Mikä elämässä stressaa?

”Olen niin stressaantunut.”

Tämän kuulee usein, ja se tulee sanottua usein. Harvoin sanoja pysähtyy miettimään mikä erityisesti kuormittaa, tai erittelemään syitä ja seurauksia.

Jos pyydetään tarkennusta, ensin nostetaan esille työ ja kiire, mahdollisesti esimies, kollegat ja puoliso. Paljon hankalampaa on pohtia, kuinka paljon kukin tekijä stressaa ja millaisiin tilanteisiin paine liittyy. Jos kiireistä elämää on jatkunut pitkään, kuormituksen syyt sekoittuvat ja lopulta hallinnan tunne vaikuttaa olevan kateissa 24/7.

Moodmetric-mittaus auttaa löytämään elämästä ne tekijät, jotka stressaavat eniten. Puhelinsovellus näyttää yksinkertaisesti ja reaaliajassa kognitiivisen sekä emotionaalisen stressin lähteet.  Asteikko on helposti ymmärrettävä ja näytetään väreinä kellotaululla. Punaiset lukemat ja niiden sijoittuminen päivään auttavat osoittamaan, mikä hermostoa aktivoi.

Itselleni suurin stressin lähde ovat lapset, (vaikka he ovat elämässäni ilman muuta tärkeintä). Aamulähdöt töihin, päiväkotiin ja kouluun ovat lähes aina hirveitä, tosin helpottuen joka vuosi lasten kasvaessa. Päivän kakkonen stressin lähteenä on lasten nukkumaanmenoaika. Vaikka yrittäjän työni on yllätyksellistä, välillä vaikeaa ja aina haastavaa, se saa aniharvoin itselläni samanlaisia kierroksia aikaan kuin kuorokiljunta.

Moodmetric-mittaus on tämän osaltani todennut. Toisaalta mittaus näyttää myös, että jokaisella on oma yksilöllinen tapansa reagoida.. Joillakin vireystila on esimerkiksi sosiaalisessa tilanteessa aina erittäin korkea, toiset suorastaan rentoutuvat vaikka keskustelukumppani olisi uusi.

Jos elämässä on kerrallaan yksi erittäin korkean stressin lähde, on tilanne yleensä mahdollista hallita. Hyvät yöunet palauttavat mielen ja kehon, kun parasympaattinen hermosto saa työskennellä rauhassa. Useampi stressin lähde saattaa vaatia parempia seurannan ja hallinnan toimia, erityisesti jos ote asioista tuntuu herpaantuvan, on toivoton olo ja/tai unet alkavat kärsiä.

Monille Moodmetric-mittauksen tehneille työ on osoittautunut elämän suurimmaksi stressitekijäksi. Koko työpäivän korkealla pysyvät stressitasot saattavat kieliä kroonistuneesta stressistä, jolloin kuormitus on päässyt kumuloitumaan pitkällä aikavälillä. Positiivisen stressin, innostuksen, seuraukset ovat lopulta samat, työhönsä heittäytyvät väsyvät myös.

Jos viikkoihin liittyy pienten lasten tai vaikkapa ikääntyvien vanhempien hoitoa ja asioista huolehtimista, saattaa elämä tuntua raskaalta päivästä toiseen suoriutumiselta. Suuria muutoksia ei yhdessä yössä voi tehdä, eikä kaikkia stressaaviakaan asioita edes halua muuttaa. Tietyissä elämänvaiheissa rauha ja palautuminen pitää koota pienistä paloista, ja asioiden yksinkertaistamisesta aina kun mahdollista.

Moodmetric-älysormus ja siihen liittyvä puhelinsovellus ovat yksinkertaisin tapa hallita stressiä reaaliaikaista fysiologista dataa hyödyntäen. Käyttäjä voi katsoa elämää kokonaisuutena ja pyrkiä hallitsemaan yhtä stressaavaa tekijää kerrallaan, pyrkien löytämään useampia rauhoittavia asioita tasapainottajaksi. Mittaus näyttää stressin ja palautumisen tasot niin unessa kuin liikkeessä, fyysinen tekeminen ei vie tarkkuutta Moodmetric-mittauksesta.

Tästä linkistä voit lukea lisää stressinhallinnan keinoista.

Picture: Pixabay