Global Geographic, Seasonal, Environmental and Demographic Drivers of Variations in Longitudinal Cardiac Physiology in 5 million Fitbit Users

मानव हृदय निर्वात में नहीं धड़कता। यह अपने आस-पास की दुनिया के प्रति प्रतिक्रिया करता है, दिन के समय, मौसम, ऊंचाई और तापमान के अनुसार अपनी लय को समायोजित करता है। दो विशिष्ट माप हमें इस नाजुक संतुलन के बारे में बहुत कुछ बताते हैं: विश्राम हृदय गति (resting heart rate), जो सरल रूप से यह है कि शरीर विश्राम की स्थिति में होने पर प्रति मिनट कितनी बार धड़कता है, और हृदय गति परिवर्तनशीलता (heart rate variability), जो प्रत्येक धड़कन के बीच के समय में सूक्ष्म, स्वस्थ उतार-चढ़ाव को मापता है। हालांकि एक स्थिर, अपरिवर्तित लय आदर्श लग सकती है, लेकिन एक ऐसा हृदय जो हर सांस के साथ थोड़ा तेज और धीमा हो सकता है, वास्तव में अच्छे स्वास्थ्य और लचीलेपन का संकेत है। ये संख्याएं कार्डियोवैस्कुलर फिटनेस के सुस्थापित संकेतक हैं, फिर भी दशकों से वैज्ञानिक इस बात को समझने के लिए संघर्ष कर रहे हैं कि वे पूरी दुनिया में कैसे बदलती हैं। अधिकांश पिछले अध्ययन लोगों के छोटे समूहों और एकल देशों पर आधारित थे, जो क्लिनिक के संक्षिप्त दौरों के दौरान डेटा के स्नैपशॉट लेते थे। इस दृष्टिकोण ने व्यापक चित्र देखना असंभव बना दिया: जैसे ही कोई व्यक्ति भूमध्य रेखा से ध्रुवों की ओर बढ़ता है, या जैसे ही मौसम गर्मी से सर्दी में बदलता है, उसका हृदय ताल कैसे बदलता है?

शोधकर्ताओं की एक टीम ने, गूगल और फिटबिट (Fitbit) के डेटा के साथ काम करते हुए, अब इन प्रश्नों का उत्तर उस स्तर पर दिया है जिसे पहले कभी आज़माया नहीं गया था। लगभग 217 देशों और क्षेत्रों के लगभग पाँच मिलियन लोगों के हृदय ताल का विश्लेषण करके, उन्होंने पहले वैश्विक मॉडल बनाए हैं जो यह मानचित्रित करते हैं कि भूगोल, मौसम और वर्ष का समय हृदय शरीर क्रिया विज्ञान (cardiac physiology) को कैसे आकार देते हैं। उन्होंने केवल औसत संख्याओं को नहीं देखा; उन्होंने एक पूरे वर्ष के दौरान उन्हीं व्यक्तियों को ट्रैक किया, और यह देखा कि उनके हृदय बदलते पर्यावरण के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। परिणाम मानव जीव विज्ञान का एक विस्तृत चित्र है, जो यह प्रकट करता है कि जबकि हमारे हृदय गहरे व्यक्तिगत होते हैं, उनकी लय उन सार्वभौमिक, बाहरी बलों द्वारा भी नियंत्रित होती है जो हम सभी को प्रभावित करते हैं।

शोधकर्ताओं ने 2022 में एकत्र किए गए एक विशाल डेटासेट से शुरुआत की, एक ऐसा वर्ष जिसे इसलिए चुना गया क्योंकि यह वैश्विक महामारी प्रतिबंधों के बड़े पैमाने पर हटने के बाद का पहला पूर्ण वर्ष था। उन्होंने उपयोगकर्ताओं के दो समूहों पर ध्यान केंद्रित किया: वे जिन्होंने अपनी विश्राम हृदय गति का डेटा साझा किया, जिनकी संख्या लगभग 4.9 मिलियन थी, और एक थोड़ा छोटा समूह लगभग 2.1 मिलियन लोगों का, जिन्होंने हृदय गति परिवर्तनशीलता का डेटा साझा किया। चूंकि हृदय गति परिवर्तनशीलता को सटीक रूप से मापना कठिन है—जिसके लिए उपकरण को गहरी नींद के दौरान पहना जाना आवश्यक है—इसलिए दूसरा समूह छोटा था, लेकिन वैश्विक पैटर्न प्रकट करने के लिए पर्याप्त बड़ा था। प्रतिभागी मुख्य रूप से महिलाएं थीं, जिनकी औसत आयु लगभग 45 वर्ष थी, और वे बर्फीले उत्तर से लेकर उष्णकटिबंधीय भूमध्य रेखा तक, दुनिया के हर कोने में रहती थीं। शोधकर्ताओं ने इस शारीरिक डेटा को स्थानीय मौसम रिपोर्टों के साथ जोड़ा, प्रत्येक व्यक्ति की हृदय गति को वर्ष के प्रत्येक महीने के लिए तापमान, दिन की लंबाई और उनके घर के स्थान के साथ मिलाया।

इस सूचना के पहाड़ को समझने के लिए, टीम ने एक परिष्कृत सांख्यिकीय दृष्टिकोण का उपयोग किया जिसने विभिन्न कारकों के प्रभाव को अलग करने की अनुमति दी। उन्होंने आयु और लिंग जैसे बुनियादी जनसांख्यिकीय विवरणों से शुरुआत की, जो हृदय स्वास्थ्य को प्रभावित करने के लिए जाने जाते हैं। फिर उन्होंने जटिलता की परतें जोड़ीं, यह परीक्षण किया कि वर्ष का समय, भूमध्य रेखा से दूरी और स्थानीय तापमान ने देखे गए विविधताओं में कैसे योगदान दिया। उन्होंने इन कारकों के कई अलग-अलग संयोजनों का परीक्षण किया, सबसे सटीक मॉडल खोजने के लिए चरों को व्यवस्थित रूप से हटाया और जोड़ा। इस प्रक्रिया ने यह सुनिश्चित किया कि वे केवल यह अनुमान नहीं लगा रहे थे कि कौन से कारक महत्वपूर्ण हैं, बल्कि वास्तव में यह माप रहे थे कि प्रत्येक एक का परिवर्तनों में कितना योगदान है।

निष्कर्षों ने कुछ लंबे समय से चली आ रही मान्यताओं की पुष्टि की और कुछ को उलट दिया। उम्मीद के मुताबिक, शोधकर्ताओं ने पाया कि महिलाओं की विश्राम हृदय गति आमतौर पर पुरुषों की तुलना में अधिक होती है, और हृदय गति मध्य आयु में बढ़ने के बाद वृद्धावस्था में थोड़ी कम होने की प्रवृत्ति रखती है। हालांकि, अध्ययन ने खुलासा किया कि ये जनसांख्यिकीय कारक वैश्विक जनसंख्या में देखे गए अंतरों का केवल एक छोटा हिस्सा समझाते हैं। विश्राम हृदय गति के लिए, आयु और लिंग ने केवल 5% से थोड़ा अधिक भिन्नता को स्पष्ट किया। हृदय गति परिवर्तनशीलता के लिए, उन्होंने लगभग 21% की व्याख्या की। इसका अर्थ यह है कि जबकि आप कौन हैं यह मायने रखता है, आप कहाँ हैं और मौसम कैसा है, यह भी उतना ही महत्वपूर्ण है, यदि उससे अधिक है।

अध्ययन ने पर्यावरण द्वारा संचालित स्पष्ट, अनुमानित पैटर्न की पहचान की। विश्राम हृदय गति सर्दियों में अधिक और गर्मियों में कम होती है, एक ऐसा पैटर्न जो उत्तरी और दक्षिणी दोनों गोलार्द्धों में, वर्ष के विपरीत समय पर, सत्य है। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, औसत विश्राम हृदय गति गर्मियों की तुलना में सर्दियों में लगभग 0.6 बीट्स प्रति मिनट अधिक होती है। ऑस्ट्रेलिया में, पैटर्न उल्टा है, जिसमें शिखर जुलाई और अगस्त में होता है। यह मौसमी बदलाव तापमान द्वारा संचालित है, लेकिन एक साधारण तरीके से नहीं। शोधकर्ताओं ने पाया कि हृदय दिन के सबसे गर्म तापमान की तुलना में सबसे ठंडे तापमान के प्रति अधिक मजबूती से प्रतिक्रिया करता है, और यह संबंध इस पर निर्भर करता है कि आप कहाँ रहते हैं। ठंडे जलवायु में, तापमान में अचानक गिरावट हृदय गति में अधिक स्पष्ट वृद्धि का कारण बनती है, जबकि गर्म क्षेत्रों में, इसका प्रभाव कम होता है।

हृदय गति परिवर्तनशीलता ने मौसमों के साथ और भी मजबूत संबंध दिखाया। यह माप, जो तनाव के प्रति अनुकूलन की हृदय की क्षमता को दर्शाता है, सर्दियों के महीनों के दौरान काफी गिर जाता है और गर्मियों में बढ़ जाता है। शोधकर्ताओं ने देखा कि यह शीतकालीन गिरावट आर्कटिक सर्कल से लेकर उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों तक हर जगह होती है, हालांकि इसका प्रभाव समशीतोष्ण क्षेत्रों में सबसे अधिक स्पष्ट है। दिलचस्प बात यह है कि अध्ययन ने पाया कि भूमध्य रेखा से दूरी सीधे तौर पर किसी व्यक्ति की आधारभूत हृदय गति परिवर्तनशीलता को उस तरह से नहीं बदलती जैसे कि वह विश्राम हृदय गति के लिए करती है। इसके बजाय, एक स्थान का अक्षांश मौसम के साथ मिलकर लय को आकार देता है। इसका अर्थ यह है कि जबकि भूमध्य रेखा के पास रहने वाले व्यक्ति की हृदय गति साल भर स्थिर हो सकती है, उच्च अक्षांश पर रहने वाले व्यक्ति को गर्मी और सर्दी के बीच बहुत बड़े उतार-चढ़ाव का अनुभव होगा।

सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक इन परिवर्तनों को चलाने में तापमान की भूमिका थी। शोधकर्ताओं ने पाया कि दैनिक औसत तापमान का उपयोग करना पैटर्न को समझाने के लिए पर्याप्त नहीं था। इसके बजाय, उन्हें न्यूनतम और अधिकतम तापमान को अलग-अलग देखना पड़ा। उन्होंने पाया कि हृदय दिन के सबसे ठंडे हिस्से के प्रति विश्राम हृदय गति में तीव्र वृद्धि और परिवर्तनशीलता में कमी के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो यह सुझाव देता है कि शरीर गर्म रहने के लिए अधिक मेहनत करता है। यह प्रतिक्रिया सभी आयु वर्गों में एक समान नहीं है; कम उम्र के लोगों ने तापमान परिवर्तन के प्रति बहुत अधिक मजबूत प्रतिक्रिया दिखाई। वृद्ध व्यक्तियों में यह मंद प्रतिक्रिया यह सुझाव देती है कि उनके हृदय में अचानक पर्यावरणीय तनाव से निपटने के लिए कम लचीलापन होता है, जो चरम मौसम में स्वास्थ्य जोखिमों को समझने के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ रख सकता है।

अध्ययन ने वैश्विक स्तर पर डेटा देखने की शक्ति को भी रेखांकित किया। पिछला शोध विशिष्ट देशों तक सीमित था, जिससे अक्सर इस बात पर विरोधाभासी परिणाम मिलते थे कि क्या मौसम वास्तव में हृदय स्वास्थ्य को प्रभावित करते हैं। 217 देशों के डेटा का विश्लेषण करके, शोधकर्ता पूर्ण चित्र देख सके और पुष्टि कर सके कि ये मौसमी पैटर्न एक सार्वभौमिक मानवीय घटना है। उन्होंने पाया कि उनके द्वारा बनाए गए मॉडल लगभग दुनिया के किसी भी हिस्से में हृदय ताल की सटीक भविष्यवाणी कर सकते हैं, यहाँ तक कि उन क्षेत्रों में भी जहाँ पहले बहुत कम लोगों का अध्ययन किया गया था। डेटा-दुर्बल क्षेत्रों में सामान्य हृदय ताल का अनुमान लगाने की यह क्षमता स्वास्थ्य उपकरणों के निर्माण की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है, जो यह सुझाव देता है कि अगली पीढ़ी के स्वास्थ्य सहायक सटीक, व्यक्तिगत सलाह देने के लिए इन पर्यावरणीय कारकों को ध्यान में रखेंगे।

इन वैश्विक प्रवृत्तियों की स्पष्टता के बावजूद, शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि कुछ क्षेत्र अभी भी भविष्यवाणियों से विचलन दिखाते हैं। दक्षिण और दक्षिण-पूर्व एशिया के कुछ हिस्सों में, मॉडल ने विश्राम हृदय गति को कम करके आंका, जबकि संयुक्त राज्य अमेरिका और ब्राजील जैसे देशों में, इसने इसे अधिक आंका। शोधकर्ता संदेह करते हैं कि उनके मॉडल में शामिल न किए गए कारक, जैसे वायु प्रदूषण या मोटापे की दर, इन अंतरों को संचालित कर रहे होंगे। वायु प्रदूषण के उच्च स्तर को हृदय प्रणाली पर तनाव पैदा करने वाला माना जाता है, और उच्च प्रदूषण वाले क्षेत्रों में अक्सर उच्च हृदय गति होती है। इसी तरह, मोटापा हृदय पर दीर्घकालिक दबाव डाल सकता है, जो संभावित रूप से आधारभूत लय को उन तरीकों से बदल सकता है जिन्हें केवल तापमान और मौसम द्वारा समझाया नहीं जा सकता। ये क्षेत्रीय अपवाद बताते हैं कि जबकि वैश्विक मॉडल शक्तिशाली हैं, स्थानीय स्थितियाँ अभी भी व्यक्तिगत स्वास्थ्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

यह कार्य मानव शरीर क्रिया विज्ञान की हमारी समझ में एक बड़ी छलांग का प्रतिनिधित्व करता है। छोटे, स्थानीयकृत अध्ययनों से आगे बढ़कर एक वास्तविक वैश्विक परिप्रेक्ष्य अपनाकर, शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि हमारे हृदय लगातार हमारे आस-पास की दुनिया के साथ तालमेल बिठा रहे हैं। उन्होंने सिद्ध किया है कि मौसम, मौसम और मानचित्र पर हमारा स्थान केवल पृष्ठभूमि का शोर नहीं है, बल्कि हमारे जैविक लय के सक्रिय चालक हैं। यह ज्ञान किसी भी स्थान पर किसी भी समय व्यक्ति के लिए "सामान्य" हृदय गति क्या दिखती है, इसे समझने के लिए एक नया आधार प्रदान करता है। यह भविष्य की स्वास्थ्य प्रौद्योगिकियों के लिए एक ब्लूप्रिंट भी प्रदान करता है, जो यह सुझाव देता है कि स्वास्थ्य सहायकों की अगली पीढ़ी को सटीक, व्यक्तिगत सलाह देने के लिए इन पर्यावरणीय कारकों को ध्यान में रखने की आवश्यकता होगी। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि उसने हृदय स्वास्थ्य के हर रहस्य को सुलझा लिया है, लेकिन इसने उन कारकों के विशाल, अदृश्य परिदृश्य को आलोकित किया है जो हर दिन हमारे हृदय की धड़कन को आकार देते हैं।