5/30/2017

1

BIOFEEDBACKA Mind‐Body Approach for Reducing Stress

Wanda Mandell, Psy.D.

1

“Biological Feedback” (bio‐feedback)– coined in 1969

Biological activity is collected, processed, and conveyed back to the individual in a meaningful way. The individual uses this data to learn how to modulate his or her own biological activity to improve self‐regulation and health.  

raw biological activity       

meaningful info

Biofeedback: Mind‐Body Help for Stress

2

5/30/2017

2

Chronic Stress

!

3

‐ Peaks of stress

‐ Valleys of relief

Baseline

We learn to reset to a new “normal” across time 

Stress can Be Sneaky

!

4

5/30/2017

3

!

5

6

5/30/2017

4

“SNS”  “PNS”

Arousal Resting

System System

(Accelor‐ (Brake)

ator)

Autonomic Nervous System(Automatic, Unconscious, Involuntary)

7

The Good News!

Stress Levels Over Time

8

5/30/2017

5

Physical Headaches

Indigestion

Stomachaches

Sweaty palms

Sleep difficulties

Dizziness

Back pain

Tight neck, shoulders

Racing heart

Restlessness

Tiredness

Ringing in ears

Behavioral Excess 

smoking

Bossiness

Compulsive gum chewing

Critical attitude

Skipping meals

Decrs exercise

Loss of sleep

Jumpiness

Grinding teeth at night

Overuse of alcohol

Compulsive eating

Difficulty getting things done

Emotional Crying

Emptiness

Nervousness

Boredom‐ no meaning to things

Edginess

Feeling powerless to change things

Overwhelming sense of pressure

Anger

Loneliness

Unhappiness for no reason

Easily upset

Cognitive Trouble 

thinking clearly

Forgetfulness

Lack of creativity

Memory loss

Inability to make decisions

Thoughts of running away

Constant worry

Loss of sense of humor

Racing thoughts

Fixating on one something

Relational Resentment

Loneliness

Clamming up

Lashing out at others

Lack of intimacy

Intolerance

Hiding

Distrust

Less contact with friends

Using people

9

ASSESSING STARTING POINTS IS IMPORTANT

BF Measures Automatic  Events: 

1. Finger temperature

2. Perspiration

3. Peripheral blood flow

4. Muscle tension

5. Breathing*

6. Heart Rate Variability

7. (Neurofeedback)

BF Taps into the Autonomic Activity

10

5/30/2017

6

ANS affects finger temperature – how?

Simulation

Like PT: training then daily practice

Keep track of progress, triggers

11

1.  BF and Finger Temperature

12

1. Sit with feet flat on the floor2. Breathe deeply3. Think ‘warm, heavy, relaxed’, etc.4. Keep it up until completely relaxed5. Aim: 95F for 5 minutes

5/30/2017

7

Volition is making a decision. Passive volition a BF term

Thinking too hard, competing, willing change to happen—do not work.

BF control is ‘letting go’: allowing yourself to take your foot off the accelerator and engage the braking system

Check your thoughts: “I can’t relax”, “It won’t work for me”. Breathe out worry.  Breathe in adventure. And have fun experimenting. 

Taking Control by Letting Go Paradox“Passive Volition”

13

2.  BF and Perspiration

14

5/30/2017

8

Electro‐Dermal Activity (EDA) aka Galvanic Skin Response (GSR). Measures electrical properties of the skin.

2 electrodes on the skin; low  voltage is applied

BF does not measure amount of sweat.  It measures electrical conductance. The more sweat, the more current in the circuit

BF and Perspiration cont’d

15

Photoplethysmograph (PPG)

Aka BVP, Blood Volume Pulse

Based on peripheral Blood Flow

Shines a light through the flesh, 

backscatters, signal indicates 

blood volume.

ANS effect on blood flow

Example: Stress Erasers

3.  BF for Peripheral Blood Flow

16

5/30/2017

9

17

4.  BF for Muscle Tension

Forehead to Trapezius

Forehead, corrugator muscle 

Bruxism (grinding teeth) 

Jaw clenching

Jaw +/or neck tension = HA 

Stiff neck 

Muscle knots: base of neck, 

shoulder blades, spine

Tension Triangle 

18

5/30/2017

10

Muscle BF EMG BF – “electromyogram”

Sensors are placed on the skin over any muscle 

Measures electricity from muscle contractions

Relaxation and/or strengthening taught

BF for Muscle Tension 

19

Progressive Muscle Relaxation – except fibromyalgia 

Regular exercise‐ conditions body to cope w/stress, rid toxins

Yoga, stretches

Neck rolls, shoulder shrugs, pinching shoulder blades

Relax tongue and forehead

Sitting in one place > 1hr is too long.  

Massages to lengthen fibers  

Good posture

Help for Tense Muscles(Things you Already Know)

20

5/30/2017

11

Reintroduces a sense of control over self: “I canmake changes” 

Empowers the person

Teaches gradations: not all black or white

Body awareness 

Shows the power of thought

Cautions: PTSD keeps a person on guard; anyone can have discomfort with the feeling of letting go and relaxation sensations if constant stress is ‘normal’

Other Benefits of BF

21

“In a world that is straining our stress response systems with pressure, trauma, uncertainty, and threats, the autonomic system spends too much time in the fight/flight zone. The tide of distress and dysfunction, which is overwhelming health care systems, will not be stopped by medications alone, nor by one‐on‐one therapies or expensive high‐tech treatments.”   (Psychiatric Times, April 2016.) 

“Integrative Medicine”

22

5/30/2017

12

Basic BF exercises:

1. Count breaths per minute (or 30 sec x2)

2. Assess breathing movement 

5.  BF: Respiration

23

In general for the average ‘healthy’ adult:

Breath Cycles Per Minute

18+ = triggers anxiety

12‐18 = alert, not relaxed

8‐11 = relaxed

4‐7 = coherence

Breathing Rate and Stress

24

5/30/2017

13

25

Breath Rate and GSR Biofeedback

PNS indicated by higher resistance readingSNS (sweaty hands) indicated by lower resistance readings

26

Types of Breathing

Shallow breathing is chest breathing (and will move a hand resting on the chest).

Deep breathing is diaphragmatic breathing (and will move a hand resting on the belly).

Old saying:Partial breathing is partial living

Side effects of changing breathing patterns: dizziness, yawning, diaphragm pain

5/30/2017

14

27

Breathing Biofeedback

28

It’s learning to let go of the chronically on guard tight abdominal muscles that constrict and/ or prevent deep breathing.

5/30/2017

15

29

Inhalation increases heart rate (SNS)

Exhalation decreases heart rate (PNS)

Respiratory Sinus Arrhythmia (RSA)

30

5/30/2017

16

31

(Straws can help)

32

Wearable BF Device:The Spire

5/30/2017

17

HRV BF is where it’s at these days 

HRV BF offers the best insight into overall health 

This last section focuses on HRV

33

6. BF and Heart Rate Variability (HRV)

34

Measures From Heartbeats

There are different measures of the heartbeat:

1. Heart rate ‐ counting heart beats per minute

2. HRV is measuring time between heart beats  

5/30/2017

18

35

More time variation occurring between heart beats indicates a healthier PNS. It is referred to as having  ‘higher HRV’.  Having ‘lower HRV’ means the time between heart beats is less variable and more like a metronome. Low HRV is not desired. 

HRV cont’d

36

Feelings of well being Negative feelings

Clear thinking Worry, burn out

5/30/2017

19

37

Measuring HRV Gets Very Sophisticated Why not just measure heart rate (beats per minute)? People can have low heart rate but have poor HRV ifover‐trained, overwhelmed with stress, etc. 

HRV affected by overall health, fitness, and age. As well as substance ingested, sleep, illness.  The heart profoundly affects the brain, including thoughts and  mood states…

38

5/30/2017

20

39

Polyvagal Theory (Porges) emphasizes that autonomic nervous system functioning plays a key role in social behavior and emotion. The theory predicts disorders of social dysfunction are associated with reduced heart rate variability, an index of autonomic control, as well as social inhibition and avoidance. 

Breathing low and slow (belly breathing)

Exercise (consistent and moderate)

Nutrition

Sleep

Releasing muscular tension

Letting go of anxious thoughts (quieting the mind)

Stimulating the vagus nerve (numerous ways)…

Coherence breathing…

Heart focused breathing…

Ways to Increase HRV for Resiliency

40

5/30/2017

21

The Vagus Nerve 

One branch connects heart and brain: the mind‐body connection

More info goes from heart to brain than brain to heart.  

A branch connects the face muscles, voice production 

Why care about the vagus nerve? 

Increased vagal tone increases HRV

Increasing HRV: VAGAL STIMULATION  

41

Stimulate the vagus nerve by: 

Singing, chanting, humming (i.e., cat’s purring)

Controlled glottis breathing (resistance)

Cold water on face (diver’s response)

Increasing HRV: VAGAL STIMULATION cont’d

42

5/30/2017

22

COHERENCE is a phenomena that occurs when the rhythmic patterns of the heart and the body are in synch. 

Increasing HRV: COHERENCE

43

Stimulating a system at its own resonance frequency maximizes its oscillation.  

Take the effect of breathing on our brain/body. It takes about 10 seconds for one breath to cycle inside our bodies.

How could this 10 second cycle be stimulated at its own frequency to maximize it? 

By breathing 6 breaths per minute

This is known as coherence or resonant breathing

Traditional chanting of the Latin Hail Mary occurs at 6bpm

Zen Buddhist monks have long practiced Zazan (6pbm)

Increasing HRV: COHERENCE

44

5/30/2017

23

45

46

How To Use Heart Rate Variability To Increase Mental Performance

5/30/2017

24

47

Increasing HRV: HEART FOCUSED BREATHING

48

5/30/2017

25

49

HRV BF Devices

B

A

ED

C

50

5/30/2017

26

Abel E. and Kruger M. (2010) Smile Intensity in Photographs Predicts Longevity, Psychological Science, 21, 542–544.

Baer, D.J., Judd. J.T., Clevidence, B.A., et al. (2004). American Journal of Clinical Nutrition, 79, 969–973

Bhat N., & Bhat K (1999). Anger control using biofeedback: A clinical model for heart patients. Biofeedback, 29 (4), 15‐17.

Balk, J., Chung, S., Beigi, R., Brooks, M. Brief relaxation training program for hospital employess. Hospital topics 87(4). 

Bujnakova, I., Onderjka L., Mestanik , M., Visnovcova Z., Mestanikova A., et al (2016). Autism spectrum disorder is associated with autonomic underarousal.  PhysicologicalResearch 65 (Suppl. 5): S673‐S682.

Calder, P.C., Ahluwalia, N., Brouns F. et al. (2011). British Journal of Nutrition, 106, S3, 1‐78.

De Caterina, R., Basta. G. (2001). European Heart Journal Supplements, 3 (Supplement D), D42–D49

References

51

Elliott, Stephen (2005). Special report: Galvanic skin response‐a window in breathing and autonomic nervous system function. Coherence.com/gsr_html_production_htm. 

Friedman, BH (2007). An autonomic flexibility – neurovisceral intetegrationmodel of anxiety and cardiac vagal tone. Biol. Psychol., 74, 185‐199.

Gerbarg, PL, Brown RP (2016) Neurobiology and neurophysiolgoy of breath practices in psychiatric care. Psychiatric Times. Nov Special Reports

Gervitz RN 2000) Resonant frequency training to restore homeostasis for treatment of psychophysiological disorders. Biofeedback 27, 7‐9.

Goldberg, JJ. (1999). Sympathovagal balance: how should we measure it? Am. J. Physiology. 276, H1273‐H1280

Gorman JM, Sloan RP (2000) Heart rate variability in depressive and anxiety disorders. Am heart Journal Oct: 140(4 Suppl): 77‐83.

Green, EE and Green AM Subtle Energies and energy Medicine 10, (2) 89‐94  Hatfield, Elaine; Cacioppo, John T.; Rapson, Richard L. Clark, Margaret S. (Ed), 

(1992). Emotion and social behavior. Review of personality and social psychology, Vol. 14., (pp. 151‐177). Thousand Oaks, CA, US: Sage Publications, Inc, xi, 311 pp.

52

References cont’d

5/30/2017

27

Karren KJ, et al. Mind/Body Health: The Effect of Attitudes, Emotions and Relationships. New York, N.Y.: Benjamin Cummings, 2010:461.

Kaushik, R., Mohan Kaushik, R., Rajesh, V. (2005). Biofeedback assissteddiaphragmatic breathing and systematic relaxation versus propranalol in long term prophylaxis of migraines. Complimentary therapies in Medicine, 13(3) 165‐174. 

Kushki, A., Brian, J., Dupuis, A., Anaghostou, E. (2014) Functional autonomic nervous system profile in children with autism spectrum disorder. Molecular Autism 5(35). 

Lane, R.D.  &  Nadel, L.  (Eds.), Neural correlates of conscious emotional experience. In Cognitive neuroscience of emotion (pp. 345–370). New York: Oxford University Press.

Lehere, PM, Vaschillo, EV and Vaschillo B (in press) Heartbeat synchoronizeswith respiratory rhythm only under specific circumstances. Chest. 

References cont’d

53

Lloyd, A., Brett, D., Wesnes, K., (2010). Coherence Training In Children With Attention ‐Deficit Hyperactivity Disorder: Cognitive Functions and Behavioral Changes, Alternative Therapies, jul/aug, 16, (4). 

McCraty R, Childre D. The grateful heart: The psychophysiology of appreciation. In: Emmons RA, McCullough ME, eds. The Psychology of Gratitude. New York, NY: Oxford University Press; 2004:230‐255.

MCCraty, R., Atkinson M., Tiller, WA (1995). The effects of emotion on short term heart rate variability using power spectrum analysis. American Journal of Cardiology, 76.

McCraty R. Enhancing emotional, social, and academic learning with heart rhythm coherence feedback. Biofeedback. 2005;33(4):130‐134.

Mezzacappa E, Tremblay RE, Kindlon D, et al. Anxiety, antisocial behavior, and heart rate regulation in adolescent males. J Child Psychol Psychiatry. 1997;38(4):457‐469.

Moss, D. (2004). Heart rate variability and biofeedback, Psychophysiology Today: The magazine for Mind‐Body Medicine J, 4‐11.

References cont’d

54

5/30/2017

28

O’Doherty, J., Winston, J., Critchley, H. Perrett, D., Burt, D.M., and Dolan R.J., (2003) Beauty in a smile: the role of medial orbitofrontal cortex in facial attractiveness. Neuropsychologia, 41, 147–155.

Peper, E., Gibney, KH, A teachign strategy for successful hand warming.  Somatics. XIV (1), 26‐30.

Porges SW, Doussard‐Roosevelt JA, Maiti AK. Vagal tone and the physiological regulation of emotion. In: Fox NA, ed. The Development of Emotion Regulation: Biological and Behavioral Considerations. Chicago, IL: University of Chicago Press; 1994:167‐186.

Daniel S. Quintana, Andrew H. Kemp, Adam J. Guastella Heart rate variability and social, School of Psychology Brain & Mind Research Institute 

Seaward BL. Managing Stress: Principles and Strategies for Health and Well‐Being. Sudbury, Mass.: Jones and Bartlett; 2009:258

Sonnby–Borgström, M. (2002), Automatic mimicry reactions as related to differences in emotional empathy. Scandinavian Journal of Psychology, 43: 433–443

Starkey, D., Delone, H., 1995. Stress management of psyciatric patients in a state hospital setting. American J of Orthopsychiatry 65(3) 446‐450.

55

References cont’d