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Exploring Autonomic Modulation Through Deep Breathing: Immediate and Long-Term Effects on Heart Rate Variability in Visually Impaired Individuals - 25/11/25

Doi : 10.1016/j.irbm.2025.100922 
Eng-Keat Kwa a, Soon-Keng Cheong b, Poh-Foong Lee a,
a Lee Kong Chian Faculty of Engineering & Science, University Tunku Abdul Rahman, Bandar Sungai Long, 43000 Kajang, Selangor, Malaysia 
b M. Kandiah Faculty of Medicine and Health Sciences, University Tunku Abdul Rahman, Bandar Sungai Long, 43000 Kajang, Selangor, Malaysia 

Corresponding author.

Abstract

Introduction

Visual impairment can significantly affect psychological and physiological well-being, potentially due to autonomic imbalance, and while deep breathing has been shown to improve autonomic modulation as measured by heart rate variability (HRV), its impact on individuals with visual impairment remains underexplored, prompting this study to investigate its immediate and long-term effects on HRV in this population compared to normally sighted individuals.

Materials and methods

A total of 98 participants with visually impaired (VI) individuals (n = 49) and normally sighted (NS) individuals (n = 49) were recruited. The HRV, including standard deviation of the normal-to-normal intervals (SDNN), root mean square of successive differences, normalized low frequency (nLF), normalized high frequency (nHF), and low frequency to high-frequency ratio (LF/HF), was measured at baseline (BL), immediate post intervention (IPI) and post-intervention (POST) after 2 weeks daily audio-guided deep breathing.

Results

Kruskal-Wallis tests revealed significant phase effects for nLF (p = 0.002), nHF (p = 0.002), and LF/HF (p = 0.024) in the VI group, with post hoc analyses indicating significantly higher nLF (p = 0.004), LF/HF (p = 0.007), and lower nHF (p = 0.004) at IPI compared to BL. While the NS group showed no significant changes across phases. Between-group comparisons revealed significantly higher nLF (p = 0.034), LF/HF (p = 0.007), and lower nHF (p = 0.034) at IPI in the VI group compared to the NS group.

Conclusion

Deep breathing led to immediate increases in nLF and LF/HF, and a decrease in nHF, in individuals with visual impairment compared to sighted individuals, suggesting baroreflex resonance at 0.1 Hz. However, the absence of significant SDNN changes limits conclusions about parasympathetic modulation. Further research is needed to assess the potential long-term benefits.

Il testo completo di questo articolo è disponibile in PDF.

Graphical abstract




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Highlights

Autonomic regulation was measured using heart rate variability (HRV).
Deep breathing was applied on visually impaired and sighted groups.
Heart rate variability analysis before, instantly and after 2-week deep breathing.
Deep breathing transiently affected HRV via baroreflex in visually impaired group.

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Keywords : Heart rate variability, Visual impairment, Deep breathing, Autonomic balance, Biomedical measurement


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