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Mateos Caballero, AlfonsoAutor (correspondencia)Jimenez-Martin, AntonioAutor o Coautor

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10 de diciembre de 2025
Publicaciones
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Artículo

Age-dependent patterns of cardiac complexity unveiled by topological data analysis of pediatric heart rate variability

Publicado en: PLOS ONE. 20 (12): e0337620- - 2025-12-02 20(12), DOI: 10.1371/journal.pone.0337620

Autores:

Dominguez-Monterroza, Andy; Mateos Caballero, Alfonso; Jimenez-Martin, Antonio
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Afiliaciones

Univ Politecn Madrid, Dept Artificial Intelligence, Madrid, Spain - Autor o Coautor

Resumen

Heart rate variability (HRV) is a well-established marker of autonomic regulation and undergoes profound maturation during early human development. In this study, topological data analysis (TDA) is applied to investigate the evolving geometric complexity of HRV across pediatric developmental stages. Using persistent homology in homological dimension 1, we extracted topological descriptors from time-delay embedded RR interval series of 127 individuals aged 1 month to 17 years. We identified statistically significant, age-dependent transformations in the topological structure of HRV signals. Neonates and infants exhibited a greater number and strength of persistent features, reflecting highly heterogeneous cardiac control dynamics during early autonomic maturation. In contrast, adolescents displayed reduced topological complexity and increased entropy, suggesting a shift toward more uniform and structured physiological control. Topological measures correlated with conventional HRV indices, confirming their physiological relevance. Furthermore, pairwise distances between persistence landscapes revealed an inverse relationship between intra-group topological variability and classical HRV measures. Collectively, our findings demonstrate that persistent homology provides a powerful, multiscale-aware framework to capture developmental trajectories in cardiac autonomic regulation, with potential applications in pediatric monitoring, developmental physiology, and early detection of dysautonomia.
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Palabras clave

AdolescentAge factorsAutonomic nervous systemChildChild, preschoolData analysisElectrocardiographyFemaleHeartHeart rateHumansInfantInfant, newbornMale

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista PLOS ONE debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Multidisciplinary.

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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-25:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 1.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 1 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 5.

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/92511/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

  • Visualizaciones: 48
  • Descargas: 25
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (Dominguez-Monterroza, Andy) y Último Autor (JIMENEZ MARTIN, ANTONIO).

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido MATEOS CABALLERO, ALFONSO.

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Objetivos del proyecto

Esta aportación persigue los siguientes objetivos: analizar la complejidad geométrica de la variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV) en etapas pediátricas mediante análisis topológico de datos (TDA); extraer descriptores topológicos utilizando homología persistente en series temporales de intervalos RR de 127 individuos de 1 mes a 17 años; identificar transformaciones dependientes de la edad en la estructura topológica de las señales de HRV; caracterizar las diferencias en la complejidad cardíaca entre neonatos, infantes y adolescentes; correlacionar las medidas topológicas con índices convencionales de HRV para validar su relevancia fisiológica; y evaluar la variabilidad intra-grupo mediante distancias entre paisajes persistentes para comprender la maduración del control autonómico cardíaco.
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Resultados más relevantes

El estudio aplicó análisis topológico de datos para caracterizar la complejidad cardíaca en 127 individuos pediátricos de 1 mes a 17 años. Se identificaron transformaciones significativas dependientes de la edad en la estructura topológica de la variabilidad del ritmo cardíaco (HRV). Neonatos e infantes mostraron un mayor número y fuerza de características persistentes, indicando una dinámica cardíaca heterogénea durante la maduración autonómica temprana. En adolescentes, se observó una reducción de la complejidad topológica y un aumento de la entropía, reflejando un control fisiológico más uniforme. Las medidas topológicas correlacionaron con índices convencionales de HRV, validando su relevancia fisiológica. Además, se evidenció una relación inversa entre la variabilidad topológica intra-grupo y los indicadores clásicos de HRV.
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Reconocimientos ligados al ítem

This paper was supported by the grants PID2021-122209OB-C31, RED2022-134540-T and PID2024-155179NB-C22 funded by MICIU/AEI/10.13039/501100011033.
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