Abstract
The present work examines the relationship between heart rate variability (HRV), heart rate (HR) and three specific emotions: anger, anxiety/fear and sadness, through a narrative review of the scientific literature. The aim is to identify common physiological patterns associated with each of these emotional states, with particular attention to the function of the autonomic nervous system as a mediator of psychophysiological responses. The analysis is based on a selection of 15 scientific articles that respect rigorous inclusion criteria, examining both clinical and non-clinical populations.
The results indicate that:
• anger is generally associated with an increase in HR and a decrease in HRV;
• sadness is linked to a decrease in both HR and HRV;
• anxiety/fear shows predominantly a reduction in HRV, with less consistent variations in HR.
These patterns support the idea that HRV can act as a reliable biomarker for monitoring emotional states, opening perspectives for personalized psychophysiological interventions, useful in the management of emotional disorders and in Psychocardiology. The value and methodological limits of the narrative approach adopted are also discussed, proposing ideas for future research, in particular regarding the role of positive emotions and gender differences.
INTRODUZIONE
Che cosa si intende con Psicofisiologia delle Emozioni
La Psicofisiologia è un campo interdisciplinare che esplora le relazioni tra fenomeni psicologici e fisiologici. Negli ultimi anni sta vivendo un periodo di grande sviluppo grazie alle nuove tecniche che permettono di effettuare misurazioni fisiologiche ed endocrine in contesti naturali e di laboratorio. È strettamente legata all’anatomia e alla fisiologia, ma si distingue per l’inclusione degli aspetti psicologici, come l’esperienza e il comportamento degli individui. Inoltre, prende in considerazione l’influenza di fattori sociali e culturali. Questo approccio arricchisce la comprensione della plasticità, adattabilità e variabilità del comportamento umano. Le definizioni moderne tendono aconcentrarsi sulla mappatura delle relazioni tra eventi psicologici e fisiologici, pur riconoscendo le difficoltà di stabilire una definizione univoca che dia al campo una direzione chiara. In sintesi, possiamo definire la Psicofisiologia come lo studio scientifico dei fenomeni psicologici, sociali e comportamentali che emergono attraverso i processi fisiologici, con lo scopo di integrare vari livelli di analisi per una comprensione più completa del comportamento umano (Cacioppo, Tassinary, & Berntson, 2007).
La ricerca sulle Emozioni
La ricerca sulla Psicofisiologia delle emozioni si è sviluppata principalmente su due fronti. Nel primo, sono state esplorate aree cerebrali come l’amigdala, il sistema limbico e la corteccia prefrontale, con l’obiettivo di comprendere come differenti
emozioni attivino circuiti neurali specifici. Il secondo approccio si concentra sulle dimensioni comuni delle emozioni, come l’arousal (attivazione) e la valenza (piacevole o spiacevole), che possono influenzare una vasta gamma diemozioni sperimentate. Queste dimensioni possono aiutare a spiegare perché diverse emozioni, pur essendo distinte,possano attivare risposte simili a livello fisiologico e comportamentale. Ad esempio, sia la gioia che la paura possono indurre un aumento della frequenza cardiaca, ma con valenze emozionali opposte.
Entrambe le prospettive concordano sull’importanza dell’attività fisiologica come elemento fondamentale nelle emozioni, e sull’utilizzo dell’analisi fisiologica per una comprensione più profonda dei processi emotivi. Bisognasottolineare che, sebbene ci siano risposte cerebrali e corporee tipiche che distinguono le emozioni, esiste anche unasignificativa variabilità individuale. Questa variabilità ha implicazioni per la regolazione emotiva, il comportamento e l’adattamento dell’individuo (Kahle & Hastings, 2015).
Prospettive teoriche dibattute sul modo migliore di concepire le emozioni e le conseguenti risposte fisiologiche
Le emozioni, studiate in molte discipline, influenzano profondamente il comportamento, le decisioni e le relazionisociali. Sono risposte psicofisiologiche a stimoli interni o esterni, con componenti fisiologiche (es. variazioni del battito
cardiaco), comportamentali (es. espressioni facciali) e cognitive (es. valutazioni mentali). Si dividono in emozioniprimarie, universali e innate, e secondarie, più complesse e legate alle esperienze sociali.
Due principali modelli teorici le classificano: i categoriali, che le suddividono in categorie discrete (es. modello di Ekman, 1992), e i dimensionali, che le rappresentano in uno spazio multidimensionale (es. modello “circumplex” diRussell, 1980). I modelli dimensionali permettono di descrivere le emozioni in termini di intensità e caratteristiche di valenza come piacere o eccitazione. Questi approcci sono fondamentali per comprendere le emozioni, il loro impatto sul benessere e il loro ruolo nella motivazione, nell’apprendimento e nelle relazioni sociali.
Criteri di specificità e sensibilità
Il rapporto tra Fisiologia periferica ed emozione può essere analizzato in base a due ulteriori concetti: sensibilità e specificità. La sensibilità si riferisce ai cambiamenti fisiologici che variano in base agli stati emotivi: i cambiamenti più lievi influenzano le misure altamente sensibili, mentre le misure meno sensibili richiedono stati emotivi più intensi per osservare i cambiamenti. La specificità invece, si riferisce a quanto le risposte fisiologiche sono correlate a stati mentali discreti, con una bassa specificità che indica che una risposta fisiologica è correlata a molti stati mentali e un’alta specificità che indica che una risposta fisiologica è correlata a un numero minore o a un solo stato mentale. I costrutti di sensibilità e specificità sono fondamentali per comprendere e prevedere le associazioni tra emozioni e risposte fisiologiche periferiche, anche se queste relazioni possono essere modificate dal contesto (Trevethan, 2017).
In Psicofisiologia, sensibilità e specificità sono impiegate per valutare l’accuratezza dei biomarcatori fisiologici nel rilevare o prevedere stati psicologici (es. ansia, stress, depressione, attenzione) o disturbi psicopatologici (Olbrich & Arns, 2013; Thibodeau et al., 2006).
La sensibilità psicofisiologica misura quanto bene una risposta fisiologica (es. conduttanza cutanea, variazioni nella HRV, attività cerebrale) riesca a identificare correttamente soggetti che presentano un certo stato psicologico o patologico. Ad esempio, un aumento della conduttanza cutanea potrebbe essere un marcatore sensibile per la rilevazione dello stress (Boucsein, 2012).
La specificità psicofisiologica misura quanto una risposta fisiologica non reagisca in presenza di condizioni non rilevanti, evitando falsi positivi. Un segnale specifico reagisce solo in presenza dello stato psicologico target (es. attacco di panico, emozione negativa) e non in condizioni neutre o altre emozioni.
In Psicofisiologia Applicata (ad esempio nel Neurofeedback, nel HRV-Biofeedback, o negli EEG per il disturbo d’attenzione), questi parametri sono fondamentali per garantire che gli strumenti siano clinicamente utili e non rispondano in modo aspecifico a qualsiasi stimolo.
Oppure, un altro esempio, nei pattern EEG per l’ADHD, alta sensibilità significa identificare correttamente chi ha il disturbo, mentre alta specificità significa che i soggetti senza ADHD non vengono etichettati erroneamente.
SENSIBILITÀ E SPECIFICITÀ DELL’HRV
Sensibilità dell’HRV
L’HRV è sensibile ai cambiamenti nello stato del Sistema Nervoso Autonomo, in particolare all’equilibrio tra attivazione simpatica e parasimpaticotonia vagale. È molto sensibile a:
- Stress acuto e cronico
- Ansia (soprattutto stati di iperattivazione)
- Depressione (in particolare con riduzione della componente vagale)
- Disturbi del sonno
- Fatica mentale e fisica
- Effetti di interventi psicofisiologici (es. meditazione, mindfulness, biofeedback)
Un basso HRV è spesso associato a difficoltà nella regolazione emotiva e a condizioni psicopatologiche, rendendolo un indicatore sensibile a questi stati.
Specificità dell’HRV
Tuttavia, la specificità dell’HRV è limitata, poiché un basso HRV può essere presente in molte condizioni diverse:
Non distingue facilmente tra tipi diversi di disturbo (es. ansia vs. depressione), varia con fattori non psicologici come l’età, l’attività fisica, l’alimentazione, le condizioni mediche (es. malattie cardiovascolari, malattie infiammatorie croniche, ecc.). Questo significa che, pur essendo utile come segnale di allerta fisiologico, l’HRV da solo non è altamente specifico per una singola condizione psicologica.
Riassunto
| Parametro | Livello | Commento |
| Sensibilità | Alta | Rileva bene stati di attivazione/disregolazione autonomica |
| Specificità | Media–Bassa | Valori simili in diverse condizioni cliniche e non cliniche |
In conclusione, qui sotto presentiamo una Tabella comparativa con Indici psicofisiologici, Sensibilità e Specificità.
| Indice Psicofisiologico | Condizione Psicologica Target | Sensibilità | Specificità | Note |
| Attività Elettrodermica (EDA/GSR) | Stress acuto / Emozioni negative | Alta | Media | Risponde a molteplici stimoli (es. ansia, paura, ecc.), quindi meno specifica. |
| Variabilità della frequenza cardiaca (HRV) | Ansia / Depressione / Regolazione emotiva | Media–Alta | Alta | Più utile nei cambiamenti cronici o nei training di autoregolazione. |
| EEG – Asimmetria frontale | Depressione / Emozioni negative | Media | Alta | Indicatori solidi per depressione, ma variazioni individuali alte. |
| EEG – Aumento theta/beta ratio | ADHD (bambini) | Alta | Media–Alta | Spesso usato nel Neurofeedback; specificità variabile tra studi. |
| Frequenza cardiaca (HR) | Attivazione emotiva / Paura / Rabbia | Alta | Bassa | Molto sensibile, ma poco specifica (HR varia per tanti motivi). |
| EMG – Tensione muscolare frontale | Stress cronico / Fatica mentale | Media | Media | Utile in combinazione con altri indici (es. in Biofeedback). |
| Pupillometria (diametro pupilla) | Carico cognitivo / Emozione / Attenzione | Alta | Bassa | Alta reattività, ma risente della luce e altri fattori esterni. |
Legenda qualitativa
Alta: ≥80% in letteratura scientifica
Media: 60–79%
Bassa: <60%
HRV E HR
L’Heart Rate Variability (HRV) è una misura della variazione nel tempo tra un battito cardiaco e l’altro. Questo parametro riflette la capacità del sistema nervoso autonomo di adattarsi a diverse situazioni fisiologiche e psicologiche. Un’alta variabilità indica una buona capacità di adattamento e una maggiore resilienza allo stress, mentre una bassa variabilità è spesso associata a condizioni di stress cronico, ansia e problemi cardiovascolari (Shaffer & Ginsberg, 2017).
Questo parametro è utilizzato in numerosi studi per comprendere meglio la relazione tra stati emotivi e salute fisica, poiché fornisce un indicatore non invasivo e quantificabile delle risposte del corpo agli stimoli emotivi (Kim et al., 2018). La ricerca in questo campo ha dimostrato che emozioni come rabbia, ansia e tristezza possono influenzare significativamente la variabilità della frequenza cardiaca, offrendo spunti preziosi per interventi terapeutici e strategie di gestione dello stress (Appelhans & Luecken, 2006).
La relazione tra Heart Rate Variability (HRV) e frequenza cardiaca (HR) è complessa e significativa. Un’alta HRV è generalmente associata a una bassa HR a riposo, indicando un buon tono vagale e una maggiore capacità di adattamento del sistema nervoso autonomo (Shaffer & Ginsberg, 2017). Al contrario, una bassa HRV e una HR elevatapossono indicare stress cronico, ansia e un rischio maggiore di malattie cardiovascolari (Thayer et al., 2010). Ingenerale un maggior intervento del sistema nervoso simpatico causa un aumento dell’HR e una riduzione dell’HRV, mentre un maggior intervento del sistema nervoso parasimpatico causa un abbassamento dell’HR e un aumento dell’HRV. Come regola generica si può affermare che è più probabile che le emozioni spiacevoli siano legate a una diminuzione dell’HRV, mentre le emozioni piacevoli potrebbero essere legate a un aumento dell’HRV, con una particolare eccezione per il disgusto (Barrett, Lewis, & Haviland-Jones, 2016).
CHE GAP ANDIAMO A RIEMPIRE: OBIETTIVO E IMPORTANZA DI AVERE UN LAVORO RIASSUNTIVO E SPECIFICO
Il presente lavoro sulla relazione tra variabilità della frequenza cardiaca (HRV), frequenza cardiaca (HR) ed emozioni specifiche come rabbia, paura/ansia e tristezza è utile per sintetizzare le conoscenze esistenti, identificando patternconsistenti che validano modelli teorici e applicativi. Questo tipo di analisi consente di evidenziare le implicazionicliniche, favorendo lo sviluppo di strumenti diagnostici e terapeutici per monitorare e gestire disturbi emotivi legati a disfunzioni del sistema nervoso autonomo.
METODOLOGIA
Identificazione delle fonti rilevanti (database, articoli, libri)
- Criteri di inclusione ed esclusione per la selezione degli articoli
- Parametri ed emozioni selezionate (spiegare perché solo HRV)
- Metodo di analisi: review tematica (Si individuano i temi ricorrenti e i pattern comuni tra gli studi selezionati)
La selezione degli articoli è stata fatta attraverso l’utilizzo di database di ricerca quali Google Scholar e Pubmed. Inizialmente sono stati trovati 24 articoli, che dovevano rispettare i seguenti criteri di inclusione: la popolazione si riferiva ad una fascia esclusivamente adulta, sia clinica che non; i livelli di ansia, rabbia e tristezza dovevano essere stati misurati attraverso test standardizzati; le variabili psicofisiologiche facevano parte del sistema nervoso periferico e in particolare, per poter restringere il campo, abbiamo dato priorità alle variabili HRV e HR facenti parte del sistema nervoso autonomo. I criteri di esclusione comprendevano il full text non disponibile, l’utilizzo di linguediverse da italiano, inglese e spagnolo e procedure non rigorose.
Abbiamo dunque selezionato 15 articoli che prendono in considerazione HRV e HR, attraverso l’utilizzo di una reviewnarrativa, che permette flessibilità nell’inclusione di una vasta gamma di studi, anche con metodologie diverse e facilita l’approfondimento di un argomento complesso attraverso un’analisi dettagliata.
L’obiettivo del presente lavoro è evidenziare i temi comuni in letteratura che emergono dalla relazione tra questi dueparametri psicofisiologici e le emozioni di rabbia, tristezza, ansia/paura.
SINTESI DESCRITTIVA
Per quanto riguarda la rabbia, in linea generale, la maggior parte degli articoli passati in rassegna ha evidenziato un aumento del parametro HR ed una diminuzione dell’HRV. Lupis et al. (2014) hanno condotto uno studio per individuarela variabilità del parametro HR in due campioni di soggetti: uno composto da persone che provano ansia/paura in situazioni stressanti e l’altro costituito da soggetti che provano rabbia nelle medesime situazioni, evidenziando un maggiore aumento dell’HR negli individui che provano rabbia rispetto a quelli che provano ansia/paura. In un altrostudio (Wu et al. 2019), sono state indagate le differenze nell’HRV in tre emozioni differenti: divertimento, rabbia ed ansia/paura, trovando che i livelli più alti di HRV si avevano nei soggetti nella condizione di divertimento e allo stessotempo i livelli di HRV erano più alti nei soggetti nella condizione di rabbia rispetto a quella di ansia/paura. Nello studio di Francis, Penglis & McDonald (2015) i risultati hanno evidenziato una diminuzione significativa del parametro HRV nella rabbia. Un ulteriore lavoro ha confermato, infatti, come nei soggetti in cui la rabbia è inibita, si assiste ad un significativo aumento dell’HRV (Thayer et al.2020). Inoltre nello studio di Herrero-Fernàndez (2016), i soggetti appartenenti al gruppo “alta rabbia” (high anger group) mostravano un aumento dell’HR rispetto al gruppo a “bassa rabbia” (low anger).
Per quanto riguarda la tristezza generalmente si assiste ad una diminuzione dei parametri HR e HRV. Infatti la diminuzione dell’HRV è confermata sia nella popolazione sana (Wilson et al. 2016) che in quella di pazienti con disturbi dell’umore (Rechlin et al. 1994; Cohen et al,.2003).
In pazienti con disturbo bipolare (Cohen et al., 2003) si registra un livello di HRV significativamente basso rispetto al gruppo di controllo (soggetti sani). Soltanto in un lavoro (Gilpin et al., 2021) il parametro HR aumenta, ciò dovutoprobabilmente al fatto che nella condizione specifica della Realtà Virtuale presente nello studio, i partecipanti sperimentavano un forte senso di agency e dunque una condizione di “tristezza attivante” (ovvero sussiste la capacità di attuare un cambiamento e di esercitare un’azione) e di conseguenza mostravano un aumento dell’HR rispetto alle altre condizioni sperimentali.
Per quanto riguarda gli articoli analizzati sull’ansia/paura, generalmente si assiste ad una diminuzione del parametro HRV sia nei casi in cui l’emozione è indotta (Thayer et al.,1996; Wu et al., 2019), sia negli studi rivolti a soggetti con ansia di tratto (Fuller, 1992), sia in pazienti con disturbo d’ansia (AD) e disturbo da stress post-traumatico (PTSD)(Cheng et al., 2022). I pazienti con AD a riposo mostravano livelli più bassi di HRV rispetto ai controlli sani (Cheng et al., 2022). Il parametro HRV, infine, diminuisce anche nei soggetti in cui l’ansia è indotta da una situazione stressante (Sgoifo et al., 2003).
APPLICAZIONI: HEART RATE VARIABILITY BIOFEEDBACK (HRV BIOFEEDBACK)
L’HRV Biofeedback è una tecnica psicofisiologica che utilizza il monitoraggio in tempo reale della variabilità della frequenza cardiaca (HRV) per aiutare l’individuo a sviluppare un maggiore controllo autonomico attraverso esercizi di respirazione e consapevolezza. L’HRV rappresenta la variazione nell’intervallo di tempo tra battiti cardiaci consecutivi ed è un indicatore chiave del bilanciamento tra il sistema nervoso simpatico e parasimpatico.
Durante una sessione di HRV Biofeedback, la persona osserva feedback visivo o acustico dei propri segnali fisiologici (tipicamente attraverso sensori collegati al torace o al dito), e impara a modulare il proprio respiro per favorire uno stato di coerenza cardiaca, tipicamente intorno a una frequenza respiratoria di circa 6 respiri al minuto. Questo stimola la dominanza del nervo vago e l’attività del sistema parasimpatico, migliorando il rilassamento, la regolazione emotiva e la resilienza allo stress.
Numerosi studi hanno dimostrato l’efficacia dell’HRV Biofeedback in ambito clinico, educativo e sportivo, in quanto contribuisce a migliorare l’autoregolazione, ridurre ansia e depressione, e migliorare il sonno e le performance cognitive e fisiche (Goessl et al., 2017; Kim, Cheon et al., 2018; Lehrer, & Gevirtz, 2014; Sacco, 2003; Sacco, Testa, 2009; Sacco, Testa, 2012; Sacco, 2016; Sacco, 2020).
DISCUSSIONE
Negli ultimi anni, si è registrato un aumento dell’interesse per l’ambito della Psicofisiologia, alimentato sia dall’evoluzione delle tecniche di misurazione fisiologica ed endocrina, che consentono di esaminare i processi psicologici in contesti sia naturali che sperimentali, sia dalla rilevanza dell’analisi fisiologica per approfondire la comprensione delle dinamiche emotive. Nonostante i progressi teorici e metodologici, la complessità nell’identificare specifiche correlazioni tra emozioni e risposte fisiologiche rimane una sfida, in particolare per le difficoltà legate alla variabilità individuale.
Attraverso l’utilizzo di una review narrativa è stato possibile ovviare alla variabilità individuale, sintetizzando irisultati di diversi studi, riducendo bias legati a campioni limitati e fornendo una visione olistica e generalizzata. In questo studio sono stati identificati pattern comuni, colmando lacune nella conoscenza e contestualizzando i risultati, offrendo una comprensione più integrata e affidabile del fenomeno delle risposte psicofisiologiche a livello cardiaco.
In particolare, nel nostro lavoro emerge che le risposte fisiologiche dei parametri HR e HRV, associati ad emozioni specifiche sul modello categoriale delle emozioni, circoscritte a rabbia, ansia/paura e tristezza, presentano, sia in campioni di popolazione sana che clinica, variazioni simili. La rabbia è associata a un aumento della frequenza cardiaca (HR) e a una diminuzione della variabilità della frequenza cardiaca (HRV). La tristezza tende a diminuire sia l’HR che l’HRV, mentre l’ansia/paura è caratterizzata da una riduzione dell’HRV.
A livello metodologico una review narrativa può però essere soggetta a bias, poiché la selezione e l’interpretazione degli studi dipendono dagli autori e manca di rigorosità rispetto ad una revisione sistematica, non offrendo una sintesiquantitativa dei dati. Inoltre i dati emersi da questo lavoro vanno interpretati e generalizzati con cautela, data la limitatezza di articoli selezionati e l’utilizzo di un’analisi qualitativa.
Per ricerche future, sarebbe opportuno considerare le differenze di genere e ampliare la gamma delle emozionianalizzate, includendo non solo quelle spiacevoli ma anche le emozioni piacevoli.
CONCLUSIONE
Complessivamente questi risultati sono importanti perché dimostrano come le emozioni (rabbia, ansia/paura,tristezza) influenzino i parametri HR e HRV in modo prevedibile, sia in popolazioni sane che cliniche. Ciò valida il legame tra emozioni e sistema cardiovascolare, suggerendo che HR e HRV possono essere biomarcatori utili per monitorare e trattare stati emotivi.
Le implicazioni sono rilevanti per la Psicofisiologia e la Psicocardiologia, per la comprensione e il trattamento dei Disturbi Emotivi e lo sviluppo di interventi personalizzati basati sulla regolazione emozionale, a cui abbiamo accennato indicando nel Bio- Neurofeedback, in integrazione con altre metodologie e tecniche (Psicoterapia Cognitivo-Comportamentale, Mindfulness, Tecniche di Rilassamento, ecc.), degli importanti ed efficaci strumenti di intervento.
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