CC BY
30
УДК 378.172-055.2
ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ ПЕРВОКУРСНИЦ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ЗДОРОВЬЯ К УМСТВЕННОЙ НАГРУЗКЕ
Н.В. Огарышева Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет E-mail: ogar.nat@gmail.com
Адаптация к комплексу специфичных для высшей школы факторов сопровождается значительным напряжением компенсаторно-приспособительных систем организма. Характер и направленность адаптации к действию этих факторов зависит от индивидуальных характеристик организма, в том числе и от уровня здоровья. Поэтому в группах студенток-первокурсниц, различающихся уровнем здоровья, проведен анализ структуры сердечного ритма, уровня частоты сердечных сокращений и артериального давления в состоянии покоя и в ответ на умственную нагрузку. Проведенный анализ показал, что в состоянии покоя у испытуемых группы 1 преобладают парасимпатические влияния на ритм сердца, в группах 2 и 3 - симпатические. Во время умственной нагрузки у студенток группы 1 зарегистрировано снижение влияния автономного контура регуляции на ритм сердца и усиление центрального. В группах 2 и 3 отмечаются незначительные изменения парасимпатических и симпатических влияний на ритм сердца.
Ключевые слова:
Адаптация, артериальное давление, вариабельность ритма сердца, группа здоровья, умственная нагрузка, частота сердечных сокращений.
Интенсификации обучения, изменение форм и методов преподавания сопровождаются значительным напряжением компенсаторно-приспособительных систем, что непосредственно сказывается на состоянии не только психического, но и соматического здоровья студентов [1]. Согласно исследованию, проведенному в Пермской государственной фармацевтической академии, 48,7 % студентов 3-го курса к началу учебного года имели нарушения адаптации, которые в 43,3 % случаев выражались в ее напряжении, в 2,7% - в неудовлетворительном состоянии и в 2,7% - в срыве. К концу учебного года нарушения адаптации имели 67,6 % студентов. При этом в три раза возросло число студентов, имеющих неудовлетворительную адаптацию [2].
Высокие умственные, нервно-психологические нагрузки у студентов, особенно первого курса, требуют постоянной оценки функциональных резервов физиологических систем. Сердечно-сосудистая система одной из первых реагирует на действие разнообразных стрессоров. Параметры сердечного ритма широко используются для оценки реакции организма в ответ на внешнее воздействие, в том числе и на умственную нагрузку. Они позволяют судить о состоянии вегетативной нервной системы. Данные многочисленных исследований свидетельствуют о том, что значительная часть индивидуумов реагирует на умственную деятельность в условиях дефицита времени увеличением частоты сердечного ритма, повышением артериального давления [3], снижением высокочастотного компонента ритма сердца (HF) и увеличением низкочастотного (LF) в суммарном спектре [4]. Исследования N. Hjortskov еt а! (2004) [5] выявили, что LF-компонент может и не меняться, тогда как HF-компонент снижается и увеличивается коэффициент LF/HF. В этом случае сдвиги в сторону преобладания симпатического тонуса являются результатом ослабления парасимпатического тонуса. Таким образом, вегетативная реактивность может служить одной из оценок характера адаптации студентов к учебной деятельности.
Цель исследования: выявление особенностей срочной адаптации к умственной нагрузке у студенток с разным уровнем здоровья.
Задачи: изучить особенности регуляции ритма сердца в покое у испытуемых с разным
Огарышева Наталья Владимировна, канд. биол. наук, доцент кафедры анатомии, физиологии и медицины Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. E-mail: ogar.nat@gmail.com Область научных интересов: физиологические компоненты адаптации студентов, начинающих обучение в ВУЗе.
уровнем здоровья; выявить специфику реакций срочной адаптации на умственную нагрузку у студенток с разным уровнем здоровья.
Методы исследования
В исследовании приняли участие студентки 1-го курса естественно-научного факультета Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Возраст испытуемых составил 17-19 лет. Все исследования проводились в первой половине дня, до начала учебных занятий.
По данным медицинских профилактических осмотров студентки были разделены на три группы:
1-я группа - здоровые лица, не предъявляющие никаких жалоб, не имеющие в анамнезе хронических заболеваний или нарушений функций отдельных органов и систем, у которых при обследовании не найдено отклонений от установленных границ нормы (п = 14);
2-я группа - практически здоровые лица, имеющие в анамнезе острое и хроническое заболевание, не сказывающееся на функциях жизненно важных органов и не влияющее на трудоспособность (п = 26);
3-я группа - больные хроническими заболеваниями, требующие систематического врачебного наблюдения (п = 12) [6].
Для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы измеряли частоту сердечных сокращений (ЧСС), уровень артериального давления, регистрировали вариабельность ритма сердца (ВРС) [7] до и после умственной нагрузки. Умственная нагрузка (УН) - решение в уме арифметических задач (умножение двухзначных чисел).
Структура сердечного ритма позволяет судить о характере адаптации организма к окружающей среде и определить степень напряжения адаптационных механизмов. Кардиоинтер-валограмму регистрировали в течение 5 минут в положении сидя в условиях покоя и во время решения в уме арифметических задач.
На основе статистического, автокорреляционного и спектрального анализа отрезков ЭКГ, проведенной аппаратными средствами, рассчитывались основные показатели сердечного ритма:
• мода (Мо, с) отражает наиболее устойчивый в данных условиях уровень функционирования сердечно-сосудистой системы;
• амплитуда моды (АМо, %) зависит от симпатических влияний, отражает стабилизационный эффект централизации управления ритмом сердца;
• коэффициент вариабельности ритма сердца (CV, %) является нормированным показателем суммарного эффекта регуляции;
• квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSD, мс) отражает активность парасимпатического звена вегетативной регуляции;
• индекс напряжения (ИН, ед.) - степень преобладания активности центральных механизмов регуляции над автономными;
• мощность спектра в диапазоне высоких частот (HF) связана с парасимпатическими влияниями на ритм сердца;
• мощность спектра в диапазоне низких частот или вазомоторные волны (LF) характеризуют симпатические влияния на пейсмекерные клетки синусового узла;
• мощность спектра в диапазоне очень низких частот (VLF) является чувствительным индикатором управления метаболическими процессами и хорошо отражает энергодефицитные состояния;
• индекс централизации (ГС) отражает степень централизации управления ритмом сердца.
Полученные результаты обрабатывали с использованием программы Statistica с оценкой достоверности различий по ¿-критерию Стьюдента.
Результаты и их обсуждение
Вегетативные проявления умственной деятельности человека связаны главным образом с изменением активности симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Поэтому мы проанализировали показатели деятельности сердечно-сосудистой системы у студентов c разным уровнем здоровья в состоянии покоя и во время умственной нагрузки. Полученные результаты представлены в табл. 1.
Частота сердечных сокращений в состоянии покоя у испытуемых 1 -й группы находится на уровне возрастной нормы - 75,86 уд/мин, у 2-й и 3-й групп - немного выше, 82,08 и 83,83 уд/мин соответственно. Сравнительный анализ показал (табл. 1), что уровень показателя в состоянии покоя и во время умственной нагрузки достоверно ниже у студентов 1 -й группы, чем 3-й. Достоверных различий ЧСС до умственной нагрузки между испытуемыми группы 1 и 2 нет, тогда как во время устного счета они достигают уровня достоверности.
Уровень систолического (САД) и диастолического (ДАД) артериального давления как в состоянии покоя, так и после умственной нагрузки у студенток группы 1 ниже, чем 2 и 3. Различия достигают уровня достоверности при сравнении групп 1 и 3, 2 и 3 (табл. 1). Так, САД в состоянии покоя у студенток групп 1 и 2 ниже на 6-11 мм рт. ст., чем в группе 3; во время УН -на 7-12 мм рт. ст. О тонусе артериальных сосудов можно судить по показателю ДАД. У студенток групп 1 и 2 в состоянии покоя он составил 68,86 и 71,15 мм рт. ст., соответственно, что достоверно ниже, чем в группе 3 - 76,88 мм рт. ст.. Во время устного счета диастолическое давление незначительно повышается во всех группах и остается выше у студенток группы 3, чем 1 и 2 (на 9,14 и 6,51 мм рт. ст. соответственно).
Двойное произведение (ДП) - интегральный показатель, отражающий уровень энергетических затрат на деятельность сердечно-сосудистой системы. В состоянии покоя его значения у испытуемых группы 1 ниже на 10-14 усл. ед., чем в группах 2 и 3. Во время умственной нагрузки энергетические затраты организма повышаются во всех группах, но остаются достоверно ниже у испытуемых 1 -й группы (табл. 1).
Таблица 1. Некоторые показатели вариабельности ритма сердца у студентов с разным уровнем здоровья
Показатели Группа 1 (п=14) Группа 2 (п=26) Группа 3 (п=12)
Ф УН Ф УН Ф УН
ЧСС 75,86±2,753 84,00±3,853 82,08±2,58 95,84±2,48' 83,83±1,74 94,43±2,48
САД 109,00±1,673 110,14±2,423333 113,15±1,40 115,69±1,77 119,88±3,372 122,54±1,682
ДАД 68,86±1,3333 71,29±1,3 5 3333 71,15±0,85 73,92±0,74 76,88±2,382 80,43±1,822222
ДП 82,61±3,063 86,52±4,8633 92,71±2,92' 99,37±2,88' 97,14±5,31 109,18±6,27
Мо 796,00±30,7733 745,14±37,343 698,69±17,9111 635,15±13,971П 684,33±19,03 638,00±17,42
АМо 41,16±1,853 40,99±2,89333 56,13±5,411 49,43±3,44 49,92±2,72 53,51±1,80
СУ 6,41±0,253 6,41±0,46 6,15±0,39 6,72±0,46 5,15±0,42 5,31±0,302
RMSSD 49,29±7,5533 29,57±3,54 32,38±3,28' 26,62±3,41 23,67±4,25 21,57±2,60
ИН 80,14±13,26333 142,43±25,17 234,38±36,86' 234,54±37,47 193,50±31,39 214,71±37,70
ОТ 1,03±0,20333 0,52±0,123 0,64±0,12 0,68±0,25 0,23±0,062 0,24±0,04
ЬЕ 0,67±0,10 1,20±0,28 0,77±0,12 0,97±0,22 0,50±0,11 0,62±0,10
УЬЕ 0,28±0,03 0,38±0,05 333 0,35±0,06 0,28±0,04 0,24±0,03 0,18±0,03
ОТ% 47,21±5,02 3333 22,70±2,54 32,96±1,841И 28,15±2,11 21,90±2,67222 23,64±2,74
ЬЕ% 34,37±3,3233 55,99±2,87 44,62±2,80 1 52,68±1,08 49,25±3,74 59,19±2,2022
УЬЕ% 18,41±3,453 21,31±1,573 22,41±2,09 19,17±1,46 28,83±2,64 17,16±1,16
1С 1,65±0,42333 4,22±0,64 2,54±0,41 3,09±0,31 4,43±0,682 4,01±0,55
Примечания:
1. ДАД - диастолическое артериальное давление; ДП - двойное произведение; ИН - индекс напряжения; САД - систолическое артериальное давление; УН - умственная нагрузка; Ф - фон; ЧСС -частота сердечных сокращений; АМо - амплитуда моды; СУ - коэффициент вариабельности ритма сердца; НЕ - мощность спектра высокочастотного компонента; 1С - индекс централизации; LF -мощность спектра низкочастотного компонента; Мо - мода; RMSSD - квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов; VLF - мощность спектра сверхнизкочастотного компонента.
2. Различия между группами, где 1 - по отношению к группе 1, 2 - по отношению к группе 2, 3 - по отношению к группе 3, с уровнем достоверности р < 0,05, р < 0,01, р < 0,005, р < 0,001.
Показатели вариабельности ритма сердца отражают влияние вегетативной нервной системы на деятельность организма. Был проведен сравнительный анализ показателей, отражающих влияние парасимпатического, симпатического и центрального уровней регуляции ритма сердца. Парасимпатические показатели - мода (Мо), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSD), мощность спектра в диапазоне высоких частот (HF), симпатические - амплитуда моды (АМо), мощность спектра в диапазоне низких частот (LF) и центральные - коэффициент вариабельности сердечного ритма (CV), индекс напряжения (ИН), индекс централизации (ГС).
Сравнительный анализ показателей в состоянии покоя показал, что у испытуемых 1-й группы парасимпатические влияния на ритм сердца выше, чем в группах 2 и 3 (табл. 1). Показатель Мо в состоянии покоя составил в 1-й группе 796,00 мс, что достоверно выше, чем в группе 2 - 698,69 мс (р = 0,006) и группе 3 - 684,33 мс (р = 0,007). Во время умственной нагрузки уровень показателя снижается во всех группах, но остается выше в группе 1. RMSSD в состоянии покоя достоверно выше в группе 1 на 16,91 (р = 0,022) и 25,62 (р = 0,013) мс, чем в группах 2 и 3. Устный счет сопровождается снижением показателя RMSSD во всех группах, наиболее выраженным в группе 1. Таким образом, различия между группами нивелируются. Анализ мощности спектра в диапазоне высоких частот (абсолютные и относительные значения) показал, что у испытуемых группы 1 уровень показателя в состоянии покоя и во время УН выше, чем в группах 2 и 3. Различия достигают уровня достоверности между группами 1 и 3 как в покое (р = 0,03), так и во время устного счета (р = 0,04) и между группами 2 и 3, но только в покое (р = 0,029).
Анализ показателей АМо и LF, отражающих симпатические влияния на ритм сердца, показал (табл. 1), что их уровень в группе 1 ниже, чем в 2 и 3. Амплитуда моды в состоянии покоя в группе 1 составила 41,16 %, что достоверно ниже, чем группах 2 и 3 - 56,13 и 49,92 % соответственно. Во время УН уровень показателя достоверно выше в группе 3, чем 1 (на 12,51 %, р = 0,001). Мощность спектра в диапазоне низких частот (абсолютные и относительные значения) в состоянии покоя выше во 2-й группе, чем 1-й и 3-й. Устный счет сопровождается повышением LF, наиболее выраженным в 1-й группе (более чем в 1,5 раза по сравнению с фоном). Это свидетельствует о повышении симпатических влияний на ритм сердца во время УН.
Данные сравнительного анализа показателей центрального контура регуляции ритма сердца представлены в табл. 1. Коэффициент вариабельности сердечного ритма - нормированный показатель суммарного эффекта регуляции - достоверно выше в покое у испытуемых группы 1 на 1,26 %, чем 3 (р = 0,013). Во время УН различия достигают уровня достоверности между группами 2 и 3 (6,72 и 5,31 % соответственно). Индекс напряжения отражает преобладание центральных механизмов регуляции на ритм сердца над автономными. Его значения в группах 2 и 3 (234,38 и 193,50 ед. соответственно) свидетельствуют о напряженности механизмов адаптации. В состоянии покоя значения ИН достоверно ниже у студентов группы 1, чем 2 и 3. Во время УН значения показателя повышаются у студентов группы 1 и 3 на 62,29 и 21,21 ед. соответственно, в группе 2 повышение незначительное - 0,16 ед. Таким образом, во время устного счета различия между группами нивелируются. Анализ значений индекса централизации показал, что в покое влияние центрального контура регуляции на ритм сердца более выражено у испытуемых группы 3, чем 1 и 2. ГС выше более чем в 2,7 раза у студентов группы 3, чем в группе 1 (р = 0,001), и в 1,7 раза, чем в группе 2 (р = 0,017). Во время устного счета значения ГС повышаются в группах 1 (на 2,57) и 2 (на 0,55), в 3 незначительно снижаются (на 0,42) и становятся выше у студентов группы 1, чем 2 и 3.
Выводы
1. Уровень артериального давления и частота сердечных сокращений как в состоянии покоя, так и во время умственной нагрузки у студенток 1-й группы ниже, чем в группах 2 и 3.
2. В состоянии покоя у испытуемых 1-й группы преобладают парасимпатические влияния на ритм сердца, в группах 2 и 3 - симпатические.
3. Во время умственной нагрузки у студенток 1-й группы зарегистрировано снижение влияния автономного контура регуляции на ритм сердца и усиление центрального. В группах 2 и 3 отмечаются незначительные изменения парасимпатических и симпатических влияний на ритм сердца.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агаджанян Н.А., Нечаева Л.А. Активный образ жизни и здоровья студента. - Ташкент: Медицина, 1988. - 341 с.
2. Воронина Э.В. Изучение адаптации студентов к учебной деятельности / Э.В. Воронина, С.С. Дубровина, Т.А. Силина, Е.В. Бажина // Оздоровление средствами образования и экологии: материалы V Междунар. нач.-практ. конф. - СПб.; Челябинск: ЦНИТ «АСТЕРИ-ОН»; Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2008. - С. 62-63.
3. Федоров Б.М. Стресс, кардиологические аспекты // Физиология человека. - 1997. - Т. 23. -№ 2. - С. 89-99.
4. Горбунов Н.П., Кузнецова О.Б. Влияние умственной нагрузки на структуру сердечного ритма у студентов // Оздоровление средствами образования и экологии: материалы III Междунар. нач.-практ. конф. - Ч. 2. - Челябинск; М.: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та; ЗАО «Ор-бита-М», 2006. - С. 187-189.
5. Hjortskov N. The effect of mental stress on heart rate variability and blood pressure during computer work / N. Hjortskov, D. Rissen, A.K. Blangsted, N. Fallentin, U. Lundberg, K. Sogaard // Eur. J. Appl. Physiol. - 2004. - V. 92. - № 1-2. - P. 84-89.
6. Громбах С.М. Оценка здоровья детей и подростков при массовых осмотрах // Вопр. охр. мат. - 1973. - Т. 18. - № 7. - С. 3-7.
7. Баевский Р.М. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе / Р.М. Баевский, О.И. Кириллов, С.З. Клецкин. - М.: Наука, 1984. - 221 с.
Поступила 10.11.2014.
