CC BY
26
ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГЕМОДИНАМИКИ И ДЫХАНИЯ У МАЛЬЧИКОВ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА ПО ДАННЫМ ВРЕМЕННОГО И СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
О.В. Кузнецова, Ю.Н. Комкова1 ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Россия, Москва
Настоящая работа является продолжением изучения вариабельности сердечного ритма, систолического и диастолического артериального давлении и объема дыхания у мальчиков и девочек школьного возраста при умственной нагрузке. На девочках 8-11 и 15-16 лет показано, что умственная нагрузка сопровождается активизацией симпатического отдела автономной нервной системы и проявляется в форме «отставленной реакции» как при нагрузке счет в уме, так и при выполнении буквенного теста.
Следующий этап исследования включал анализ параметров колебательных процессов в системе автономной нервной регуляции дыхания и гемодинамики в состоянии спокойного бодрствования, при умственной нагрузке и в восстановительном периоде у мальчиков 8-11 лет и 15-16 лет.
Выявлены некоторые возрастные особенности в развитии регуляции дыхания и гемодинамики со стороны автономной нервной системы, сходной с таковой у девочек такого же возраста, и не выявлено значимых половых различий в спектральных и временных параметрах автономной нервной системы в процессе когнитивной деятельности.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, вариабельность ритма артериального давления и ритма дыхания, умственная нагрузка, младшие и старшие школьники.
AGE CHANGES OF HEMODYNAMICS AND BREETHING CHARACTERISTICS STUDIED IN SCHOOL BOYS WITH THE USE OF TIME AND SPECTRAL ANALYSIS. This work is a continuation of the study of heart rate variability, systolic and diastolic blood pressure, and breathing volume in boys and girls of school age when performing mental work. The study held on 8-11 and 15-16-year-old girls showed that mental load is accompanied by activation of the sympathetic nervous system and manifests itself in the form of "delayed reaction, " both when performing mental counting and literal test.
The next stage of research included the analysis of oscillatory processes in the au-tonomic nervous system regulation of breathing and hemodynamics, when performing mental work and during recovery period for 8-11 and 15-16-year-old boys.
There were revealed some age characteristics in the development of breathing regulation and hemodynamics by the autonomic nervous system, similar to that of girls of the same age. No significant sex differences were revealed within spectral and temporal
Контакты: 'Комкова Ю.Н. -E-mail:julie.komkova@gmail.com
parameters of the autonomic nervous system when performing some cognitive activity.
Keywords: heart rate variability, variability of blood pressure and respiratory rate, mental work, junior and senior school students.
Гемодинамическая и респираторная система и их регуляторные механизмы играют роль лимитирующих факторов при физической нагрузке, поэтому изучение развития регулирующей функции автономной нервной системы звеньев ре-спираторно-гемодинамической системы является предметом пристального внимания возрастной и спортивной физиологии.
Умственная нагрузка не имеет прямого влияния на систему гемодинамики и дыхания, вместе с тем в экспериментальных ситуациях замечено, что в процессе когнитивной деятельности изменяются параметры кровообращения и дыхания [4; 7; 9; 10; 20]. Считается, что физиологический ответ на умственные нагрузки реализуется за счет опосредованных влияний на висцеральные функции через структуры ЦНС и включение информационных и метаболических процессов деятельности организма.
Предыдущие наши исследования показали значимость умственной нагрузки на организм, в особенности в детском и подростковом возрасте. Умственная нагрузка проявляется в форме «оставленной» реакции, сходной с работой «в долг» при физической нагрузке [7].
С развитием науки, техники и технологий растет информационная нагрузка, захватывая все сферы жизни, в том числе активно внедряясь в систему образования. Многочисленные исследования показывают высокую энергозатратность ментальных нагрузок, вызывая напряжение регулирующих систем, отражающееся на функциональном состоянии организма человека, в особенности детей и подростков [4; 7; 10; 15; 17; 20].
В связи с этим особенно актуальным становится изучение становления регулирующих систем в детском возрасте при умственных нагрузках.
Целью настоящей работы было выявить особенности вариабельности ритмов артериального давления, ритма сердца и ритма дыхания у мальчиков младшего и старшего школьного возраста в покое и при различных умственных нагрузках.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для изучения автономной нервной регуляции дыхания и гемодинамики использовались методы спектрального и временного анализа [2; 5; 8; 11; 14; 17; 18].
Спектральный метод анализа вариабельности ритмов сердца (ВРС), объема дыхания (ВРД), систолического и диастолического артериального давления (ВР АДС и АДД) позволяет обнаружить различные частотные составляющие спектра исследуемых ритмов и количественно оценить динамику его структуры. В норме у человека в спектре ритмов (при анализе 5 минутных записей ЭКГ) присутствуют три основных спектральных составляющих, или пика [5]: высокочастотные колебания (HF (мс2, %)) - мощность спектра в диапазоне 0,15-0,4 Гц, которые сопряжены с дыханием и отражают модулирующее влияние парасимпатического отдела нервной системы на пейсмекерную активность синусового узла [2; 8; 14]; низкочастотные колебания - (LF (мс2, %)) - мощность спектра в диапазоне 0,04-
0,15 Гц, которые могут быть обусловлены как периодически возникающими вспышками симпатической вазомоторной активности (собственный ритм со-судвигательного центра), так и колебания ритма АД, реализуемого через бароре-флекторные механизмы [2; 8; 14]; очень низкочастотные колебания - (УЬБ (мс2,%)) - мощность спектра в диапазоне 0,003-0,04 Гц, которые характеризуют влияние высших вегетативных центров на сердечно-сосудистый подкорковый центр [1; 13].
Общая мощность спектра в диапазоне от 0,003 до 0,4 Гц или полный спектр частот (ТР(мс2)), отражает суммарную активность воздействия АНС на вариабельность ритмов различных показателей легочного дыхания и гемодинамики [2; 5; 8].
Для оценки вегетативного баланса использовалось отношение низкочастотной составляющей спектра к высокочастотной (LF/HF) [2; 16; 22].
Временной метод анализа ВРС включал измерение следующих показателей: К^КЫ, мс - средняя длительность интервалов ЯЯ, которая отражает результат регуляторных влияний на синусовый ритм, сложившегося баланса между парасимпатическим и симпатическим отделами автономной нервной системы [2,8];
мс - стандартное отклонение величин нормальных интервалов ЯЯ за рассматриваемый временной отрезок, зависит от влияния на синусовый узел симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы [2,8]; КМЕЗБ, мс - квадратный корень из суммы квадратов разностей величин последовательных интервалов NN [2,8]; рЫЫ50,% - процент МЫ50 (МЫ50 - количество пар последовательных интервалов NN различающихся более, чем на 50 мс в течение всей записи) от общего количества последовательных пар интервалов, полученное за весь период записи. Значения показателей и рЫЫ50 определяются пре-
имущественно влиянием парасимпатического отдела автономной нервной системы и являются отражением синусовой аритмии, связанной с дыханием [2]; СУ, % - коэффициент вариации (СУ=8БКК/ККМК*100%), отражающий смещение вегетативного баланса в сторону преобладания одного из отделов вегетативной нервной системы [2];
В эксперименте использованы приборы, разработанный ООО «Интокс» (С.Петербург) - спироартериокардиоритмограф (САКР) и "Поли-Спектр-12" фирмы НЕЙРОСОФТ (Иваново).
Исследование включало две серии экспериментов. В первой серии - изучение вегетативной регуляции респираторно-гемодинамической системы у 120 здоровых мальчиков 8-11 лет. Регистрация показателей кардиоритма, артериального давления и дыхания (дыхательного объема и времени вдоха и выдоха) велась в момент выполнения задания и в восстановительном периоде.
В качестве тестовой нагрузки использован "счет в уме". В процессе выполнения функциональной пробы все дети последовательно вычитали из определенной суммы одно число в течение 5 минут (для детей 8-9 лет из 100 вычитать 7, для детей 10-11 лет из 500 вычитать 7). Если ребенок за установленное время успевал досчитать до конца, счет велся в обратном направлении - прибавление цифры на 1 больше до первоначально заданного числа, тем самым уравнивалась нагрузка для детей с разными навыками счета.
Во второй серии эксперимента - изучение вегетативной регуляции ВРС у 52
мальчиков 15-16 лет. Запись ЭКГ (во втором стандартном отведении) осуществлялась в состоянии покоя, в процессе нагрузки и восстановительном периоде, как и в первой серии эксперимента. В качестве умственной нагрузки использован компьютеризированный буквенный тест [12].
В исследованиях было показано, что для мальчиков, как и выявленное ранее у девочек 8-11 лет [7], характерно наличие хорошо выраженных волн сердечного ритма во всех трех диапазонах частот, а именно: высокочастотные, или быстрые, волны (ОТ), медленные (LF) и очень медленные волны (VLF). Характерно также присутствие быстрых, медленных и очень медленных волн в спектрах артериального давления и дыхания.
У мальчиков, как и у девочек, в спектре сердечного ритма доля быстрых и медленных волны составляет в среднем 60 % и 25 % соответственно, а доля очень медленных волн - 15 %.
С учетом результатов наших исследований вариабельности артериального давления у девочек, проведенных ранее [7], следует, что в спектре артериального давления у детей младшего школьного возраста обоих полов преобладают очень медленные волны, их составляют от 40 до 60 % (в спектре ВР АДД). При этом доля очень медленных волн несколько выше в спектре вариабельности диастоли-ческого давления, чем в спектре систолического у мальчиков одного возраста. Так, у мальчиков 8 лет вклад очень медленных волн в структуру спектра систолического АД составляет 44 %, а в структуру диастолического АД 52 %.
Несмотря на большой разброс значений общей мощности (ТР) спектров и спектральных составляющих изучаемых показателей внутри групп, существенных различий средних величин при переходе из одной возрастной группы в другую выявлено не было. Между тем, прослеживаются изменения на уровне тенденций, так, у мальчиков от 8 до 10 лет отмечается уменьшение общей мощности спектра сердечного ритма, а в 11 лет незначительное увеличение этого показателя.
В спектре ритма дыхания волнам быстрого порядка принадлежит от 25 % у восьмилетних детей до 55 % - у десятилетних. Вклад очень медленных волн не превышает 50 %.
В динамике ритма дыхания прослеживаются некоторые половые отличия. Нами показано ранее [7], что у девочек прослеживается рост общей мощности спектра вариабельности ритма дыхания с 8 до 11 лет, который идет за счет быстрых волн (доля медленных и очень медленных волн снижается), тогда как у мальчиков во всех исследованных возрастных группах, как по общей мощности, так и по структуре спектра, изменений практически не наблюдается.
Возрастная динамика изученных показателей у мальчиков, и ранее данные полученные на девочках позволяет предположить, что при переходе из одной возрастной группы в другую внутри спектров кардиоритма, ритмов дыхания и артериального давления происходят сложные структурные перестройки, даже в том случае, когда суммарная мощности спектра остается неизменной.
В процессе выполнения функциональной пробы «счет в уме» частота сердечных сокращений (ЧСС) увеличивалась у 72 % мальчиков 8-9 лет, среди 10-11-летних детей, доля тех, у которых наблюдалось повышение пульса во время счета, несколько снижалась за счет увеличения числа детей, у которых ЧСС понизилась.
Таблица 1
Показатели частоты сердечных сокращений (ЧСС), артериального давления (систолического, АДС и диастолического, АДД), дыхательного объема (ДО) и длины дыхательного цикла (ДДЦ) у мальчиков младшего школьного возраста (Ы±т).
Показатели Группа/ период исследования
8 лет (n=20) 9 лет (n=20) 10 лет (n=20) 11 лет (n=20)
Исх. сост. Нагр. После нагрузки Исх. сост. Нагр. После нагрузки Исх. сост. Нагр. После нагрузки Исх. сост. Нагр. После нагрузки
ЧСС, уд/мин 90 ±3,4 95 ±3,2 85 ±2,6 90 ±2,1 93 ±2,0 86 ±2,9 88 ±3,0 92 ±3,0 83 ±3,0 84 ±2,0 89 ±2,1 79 ±1,6
АДС, mmHg 106 ±2,4 105 ±2,0 102 ±2,5 109 ±2,0 111 ±2,6 107 ±2,3 109 ±1,6 106 ±3,0 104 ±1,0 108 ±3,0 110 ±2,6 103 ±1,8
АДД, mmHg 65 ±2,6 65 ±3,0 62 ±1,3 64 ±1,1 62 ±1,0 63 ±1,4 61 ±1,3 59 ±2,0 61 ±1,0 64 ±1,0 60 ±2,7 62 ±1,5
ДО, л/мин 0,20 ±0,02 0,21 ±0,02 0,23 ±0,06 0,2 ±0,02 0,2 ±0,01 0,2 0,04 0,23 ±0,02 0,19 ±0,01 0,18 0,01 0,22 ±0,02 0,23 ±0,02 0,23 ±0,02
ДДЦ,с 3,5 ±0,32 3,82 ±0,44 4, 98 ±1,00 3,6 ±0,34 2,8 ±0,3 3,6 0,36 4,02 ±0,38 3,36 ±0,33 4,0 ±0,45 3,77 ±0,40 3,32 ±0,28 4,42 ±0,71
Примечания: исх.сост. - исходное состояние, нагр. - нагрузка ("счет в уме").
■ТР, mc2
Л
8000 6000 4000 2000 0
. л/_покои счет вос-е 1а. Общая мощность...
400 300 200 100 0
-ТР, mc2
TPSP, l/m2
-♦s
8000 7000 6000 5000 4000 -3000 -2000 -1000 -0 -I-1-1-
покой счет вос-е
IIa. ОбщаЯКкЛЩЙЪсть спекТра РиТ(йЗ сердца 7000 у и ритма дыхания
6000 -5000 4000 -3000 --
20001 000 0
IIIa. <
6500 -5500 -4500 -3500 -2500 -1500 -500
TPS,mmHg2
TPD,mmHg2
40 35 30 25 20 15 10
покои
счет
Ia. Общ
35 30 23550 230Е-1255612000 1550
TPS,mmHg2
вос-е
TPD,mmHg2
50 0
IIa
покои
счет
вос-
400 350 300 250 200 150
TPS,mmHg2 —•—TPD,mmHg2
^артериального давлепил
30 20 -10
-ТР, mc2 О TPSP, l/m2
вос-е ца
100
50
0
3560 3155
покои счет вос-е IIIa. Общая мощность спектра
артеппа льилго давления
TPS,mmHg2
TPD,mmHg2
IVа. Общая мощность спектра ритма сердца и ритма дыхания
2145 15(0 1035
50ю
025
покои счет
1Уа. Общая мощность спектра
артериального давления
вос-е
Рисунок 1. Динамика общей мощности вариабельности ритмов сердца и дыхания (а); ритмов систолического и диастолического давления (б) у мальчиков младшего школьного возраста. I. дети 8 лет; II. дети 9 лет; III. дети 10 лет; IV. дети 11 лет.
0
вос-е
Общая мощность спектра сердечного ритма (ТР РС) во время счета в среднем имела устойчивую тенденцию к снижению у мальчиков всех возрастных групп. После функциональной пробы (спустя 10 минут отдыха) этот показатель не только достигал исходного уровня, но и превышал его на 15-40 %, подобные изменения отмечается и некоторыми данными литературы [4]. Такая закономерность прослеживается во всех возрастных группах, за исключением мальчиков 10 лет (рис.1а).
Индивидуальный анализ показал вариативность изменения вегетативного баланса в ритме сердца в процессе нагрузки: большая часть испытуемых (62 % младших школьников и 52 % старших) отвечали на нагрузку сдвигом вегетативного баланса в сторону симпатического отдела АНС, 18 % младших школьников и 10-13% старших - в сторону активности парасимпатического отдела, у остальных детей тип регуляции в ритме сердца значимо не менялся. Средние значения артериального давления значимо не менялись, в то время как при индивидуальном анализе у 8-и летних мальчиков в большинстве случаев отмечено повышение систолического артериального давления (табл.1).
В спектрах ВР АДС и ВР АДД наблюдался рост общей мощности спектра в процессе нагрузки и снижении в восстановительном периоде с одновременной ее структурной перестройкой, причем за счет активизации симпатической АНС. Между тем, индивидуальный анализ показал, что у 23 % испытуемых активизировалась парасимпатическая нервная система, а у 18 % детей вегетативный баланс не менялся.
В процессе счета менялась глубина и ритм дыхания, длительность вдоха и выдоха, в то же время длительность дыхательного цикла значимо не менялась (таблица 1). Общая мощность спектра ритма дыхания (ТР РД) во время счета увеличивалась у мальчиков 8-9 лет и снижалась после 10 минут отдыха значительно ниже уровня покоя (до нагрузки). У детей 10-11 лет данный показатель в процессе счета практически не менялся, однако через 10 минут отдыха также снижается в среднем на 30 %, что ниже уровня до нагрузки. Эти изменения идут за счет снижения LF и VLF во время нагрузки и сразу после неё, при этом наиболее выражено меняется значение VLF.
Таким образом, в результате исследований было выявлено, что в процессе счета реакция на нагрузку сердечного ритма выражалась общим снижением ТР, сопровождающееся одновременным снижением тонуса как симпатического, так и парасимпатического отдела АНС. Однако, снижение активности парасимпатического отдела было значительно более выражено, вследствие чего вегетативный баланс сдвигался в сторону симпатикотонии. В восстановительном периоде показатели стремятся к прежним значениям, однако полного восстановления не происходит даже после восстановительного периода, по времени вдвое превышающего саму нагрузку. Такая же закономерность была отмечена ранее и у девочек тех же возрастов [7].
Обращает на себя внимание тот факт, что в ритме артериального давления и дыхания, изменения в процессе выполнения функциональной пробы не значительны, а основные изменения фиксируются после 10 минут отдыха (рис. 2 а-г)
8000 6000 4000 2000 0
□VLF.ms2 BLF.ms2 DHF.ms2 8000 □VLF,ms2 ■LF,ms2 □HF,ms2
6000 4000 2000 0
□ VLF,ms2 BLF,ms2 DHF,ms2
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
S
покои счет вос-е
□ VLF,ms2 BLF,ms2 DHF,ms2
покои счет вос-е
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
покои счет вос-е
покои счет вос-е
Ia
IIa
IIIa
IVa
4i 30 20 10 0
I6
□VLFS,mmHg2BLFS,mmHg2DHFS,mmHg2
покои счет вос-е
30 25 20 15 10 5 0
II6
□VLFSP,l/m2 ■LFSP,l/m2 □HFSP,l/m2 □VLFSP,l/m2 BLFSP,l/m2 DHFSP,l/m2 DVLFSP,l/m2 BLFSP,l/m2 DHFSP,l/m2
35 30 25 20 15 10 5
покои счет вос-е
III6
покоИ счет вос-е 0
IV6
покои счет вос-е
ПУ1РР,ттНд2 ■1РР,ттИд2 ОНРО,ттНд2
40 30 20 10 0
□У|_рй,ттНд2 ■LFD,mmHg2 □ НРй,ттНд2
20 15 10 5
й
покои счет вос-е
покои счет вос-е
OVLFD,mmHg2 DHFD,mmHg2
покои счет вос-е
□VLFD,mmИg2 ■ 1^,ттНд2 □ИFD,mmИg2
покои счет вос-е
Iв
Пв
Шв
IVв
□VLFSP,l/m2 ■LFSP,l/m2 □HFSP,l/m2
350 300 250 200 150 100 50 0
покои счет вос-е
!г
□VLFSP,l/m2 ■LFSP,l/m2 □HFSP,l/m2
350 300 250 200 150 100 50 0
покоИ счет вос-е
Пг
□ VLFSP,l/m2 ■LFSP,l/m2 □ИFSP,l/m2
350 300 250 200 150 100 50 0
покои счет вос-е
Шг
□VLFSP,l/m2 ■LFSP,l/m2 □HFSP,l/m2
300 250 200 150 100 50 0
покои счет вос-е
IVг
Рис. 2. Изменение структуры спектров. а ) сердечного ритма; б) ритма систолического АД; в) ритма диастолического АД; г) ритма дыхания (ДО) у мальчиков 8-11 лет в покое, при умственной нагрузке и через 10 минут отдыха; I- IV возрастные группы
детей от 8-11 лет.
0
0
0
Амплитуда и направленность изменений общей мощности спектра и его структурных составляющих при функциональной пробе и в восстановительном периоде примерно одинаков у мальчиков во всех исследуемых возрастных группах. Спектры ритма артериального давления отличаются довольно высокой вариативностью, что обусловлено индивидуальными особенностями детей.
Как и у девочек, что было показано ранее [7], у мальчиков наблюдаются ре-ципрокные (противофазные) и синфазные взаимоотношения показателей ритмов сердца, дыхания, систолического и диастолического давления; синфазные между ТР ритма дыхания и ЧСС, дыхательным объемом и ТР сердечного ритма, а быстрые волны (НР) в спектрах ритмов сердца дыхания изменяются противофазно. Изменения в диапазоне практически всегда однонаправлено в спектрах ритмов систолического давления и дыхания.
Таким образом, подытоживая результаты настоящего и предыдущего комплексного исследования респираторно-гемодинамической системы у детей обоих полов, можно заключить, что все звенья системы чувствительны к воздействию умственных нагрузок. Однако, разные параметры респираторно-гемодинамической системы при предъявлении функциональной пробы "счет в уме", реагируют неодинаково как по направленности, так и по амплитуде изменений от уровня, предшествующего нагрузке. Вариативность реакции на нагрузку в разных звеньях системы у детей одного возраста и изменение реакции этих же звеньев системы при переходе в другую возрастную группу обусловлено гетеро-хронностью созревания регулирующих механизмов отдельных звеньев РГДС. А разнообразие вариантов реагирования внутри половозрастных групп на функциональную пробу, на наш взгляд, говорит о высокой степени индивидуальности стратегий механизмов регулирования.
У мальчиков наиболее чувствительными к воздействию оказались изменение объема дыхания и вариабельность сердечного ритма, а наименее реактивными показали себя артериальное давление и частота дыхания, как и в случае с младшими школьницами.
Таким образом, эксперимент подтвердил выраженное влияние ментальной нагрузки на висцеральные функции, что согласуется с литературными данными [4; 7; 9; 10; 15; 17; 20] .
Кроме того, ещё раз показал возрастные различия в созревании регуляции различных звеньев респираторно-гемодинамической системы, гетерохронный характер этого созревания, а также отсутствие половых различий в характере реакции висцеральных функций на умственную нагрузку. А так же настоящее экспериментальное исследование подтвердило значимость воздействия умственной нагрузки и её опосредованный характер.
Ранее нами была осуществлена попытка проследить характер автономной нервной регуляции сердечного ритма при другом более сложном виде умственной деятельности, таком как работа на компьютере на примере девочек [7].
Работа на компьютере была выбрана в качестве функциональной пробы (информационной нагрузки) не случайно. Последнее время внедрение информационных технологий стало неотъемлемой частью образовательного процесса.
Исследования доказали [7; 10; 16], что работа на компьютере требует вовлечения значительных интеллектуальных и физических ресурсов организма.
Исходя из результатов ранее проведенных экспериментов [7] следует, что наиболее устойчивая реакция у младших школьниц на умственную нагрузку наблюдалась в ритме сердца. В связи с этим нам представлялось целесообразным исследование автономной регуляции именно ритма сердца при работе на компьютере, как более сложной умственной нагрузке.
Несмотря на то, что в исследованиях реакции звеньев РГДС на умственную нагрузку «счет в уме» не было выявлено значимых половых различий, однако это на наш взгляд не исключает наличие таковых при более сложных видах когнитивной деятельности, к которым относится работа на компьютере.
Анализ ранее проведенного анкетирования подростков 15-16 лет, показал, что больше времени за компьютером проводят мальчики [3], это явилось дополнительным фактором для проведения исследования характера автономной нервной регуляции гемодинамики на примере сердечного ритма при работе на компьютере у мальчиков с целью выявления наличия или отсутствия половых особенностей.
Проведенный спектральный не выявил значимых различий в показателях структуры вариабельности ритма сердечных сокращений (рис. 4).
Вместе с тем, по данным временного анализа у мальчиков во время умственной нагрузки отмечается незначительное увеличение активности симпатической нервной системы, которое проявляется в значимом снижении показателя средней длительности R-R (ККЫК, р=0,0001) в процессе работы на компьютере, по сравнению с исходным состоянием.
По нашему мнению, такая реакция свидетельствует о тот, что дети не испытывают существенного напряжения в процессе работы на компьютере, что, в свою очередь может говорить о достаточном уровне адаптации к этому виду деятельности при кратковременной нагрузке.
Предыдущее наше исследование на девочках показало более выраженную реакцию при работе за компьютером у них [7], по сравнению с мальчиками.
40
30 20 10
-А- --'
-▲
1 2
этапы работы
■ У1.Р рИИ50
1.Р СУ
0
НР
Рис.3. Изменение временных и спектральных показателей сердечногоритмау
подростков 15-16 лет, 1 - исх. сост., 2 - умственная нагрузка.
По данным временного анализа в процессе выполнения умственной нагрузки данных ВРС у подростков 15 и 16 лет также отмечается снижение активности парасимпатической и повышение активности симпатической нервной системы. Подобная реакция на умственную нагрузку отмечается и другими исследователями [7,10]. Наблюдаемый незначительный рост активности симпатической нервной системы у мальчиков 15-16 лет в процессе выполнения компьютеризированного буквенного теста сходен с характером реакции АНС на "счет в уме", выявленный нами у девочек и мальчиков 8-11 лет.
Повышение активности симпатической и снижение парасимпатической нервной системы в процессе выполнения умственной нагрузки можно рассматривать как проявление адекватной реакции на нагрузку.
Следует отметить, что в ранее описанных исследованиях [7] у девочек была выявлена несколько более выраженная реакция, однако не настолько значимо, чтобы говорить о половых различиях. По нашему мнению, несколько большая активизация симпатической нервной системы у девочек, чем у мальчиков скорее ситуативная и обусловлена поведенческим фактором. Для девочек работа на компьютере менее знакома, соответственно они менее адаптированы к такому виду деятельности. Возможно, именно поэтому у девочек задействованы ещё и гумо-рально-метаболические регуляторные механизмы [7], что отмечается изменением очень низкочастотного компонента спектра вариабельности ритма сердца.
Ещё один важный момент прослеживается в исследованиях на мальчиках. После выполнения нагрузки у 15-16-летних подростков, как и у 8-11-летних детей, не все показатели ВРС возвращаются к исходному уровню активации как после умственной нагрузки "счет в уме", так и при выполнении компьютеризированного буквенного теста, в точности повторяя результаты предыдущего исследования на девочках тех же возрастов.
По нашему мнению, это подтверждает высказанные нами ранее предположения о том, что умственная нагрузка вызывает «напряжение» регуляторных систем, которое при выполнении самой нагрузки может явно не проявляться, но вызывает отсроченную реакцию по типу физической нагрузки «в долг». Такая реакция может быть обусловлена опосредованными влияниями на висцеральные функции через структуры ЦНС и включение метаболических процессов, обеспечивающих когнитивную деятельность.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Возрастная динамика изученных показателей у мальчиков, и ранее полученные данные на девочках позволяет предположить, что при переходе из одной возрастной группы в другую внутри спектров кардиоритма, ритмов дыхания и артериального давления происходят сложные структурные перестройки, даже в том случае, когда суммарная мощности спектров остается неизменной.
Структура спектров сердечного ритма меняются волнообразно, при этом четко прослеживается тенденция к усилению гуморально-метаболических влияний от младшего школьного к старшему подростковому возрасту.
Настоящее исследование показало, что более подвижными в ответ на воздействие когнитивной нагрузки являются кардиальное и дыхательное звенья респи-
раторно-гемодинамической системы и это характерно для детей и подростков не зависимо от пола.
Вызванное «напряжение» регуляторных систем, не проявляющееся в момент умственной функциональной пробы, но вызывающее отсроченную реакцию по типу физической нагрузки «в долг», может быть обусловлено опосредованными влияниями на висцеральные функции через структуры ЦНС и включение метаболических процессов, обеспечивающих когнитивную деятельность.
Результаты исследования на младших школьниках и подростках при выполнении различных умственных нагрузок дает основание полагать о существовании единой стратегии автономного нервного регулирования висцеральных функций, обеспечивающих когнитивную деятельность.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аладжалова Н.А. Психофизиологические аспекты сверхмедленной ритмической активности головного мозга. - М.: Наука, 1979;
2. Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокадиографических систем (методические рекомендации) / Р.М. Баевский, Г.Г. Иванов. А.В. Чирейкин и др. // Вестник аритмологии. - 2001.
- №24. - с.65.
3. Безруких М.М., Комкова Ю.Н. Анализ опыта работы за компьютером школьников 14-16 лет // Новые исследования. - 2008. - № 1. - С. 22-30.
4. Волокитина Т.В., Иваницкая Е.Ю. Исследование спектральных характеристик сердечного ритма у младших школьников при умственной деятельности // Мед. техника. - 2005. - № 2. - С. 27-29.
5. Комаров Г.Д., Кучма В.Р, Носкин Л.А. Полисистемный саногенетический мониторинг. - М.: изд-во МИПКРО, 2001.
6. Кузнецова О.В. спектральный анализ некоторых параметров респиратор-но-гемодинамической системы у школьников 8 лет в покое // Новые исследования
- 2003. - № 2. - С. 96.
7. Кузнецова О.В., Комкова Ю.Н. Вариабельность ритмов сердца, артериального давления и дыхания у девочек школьного возраста при умственной нагрузке по данным временного и спектрального анализа // Новые исследования -
- 2013. - № 1. - С. 64-78.
8. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения / В.М. Михайлов. - Иваново: Иван. гос. мед. академия, 2002. - 290 с.
9. Никулина М.В. Вегетативная регуляция сердечной деятельности у детей и подростков: Дис... канд. биол. наук. - Архангельск, 2005. - 210 с.
10. Пономарева Т.А. Срочная адаптация системы кровообращения детей младшего школьного возраста к работе на компьютере: Автореф. дис. канд. биол. наук. - М., 2005. - С. 20.
11. Станкерс А., Алондерис А. Спектрально-когерентный состав взаимосвязи между формой пульсовой волны сонной артерии и сердечным ритмом // Физиология человека. - 2003. - Т. 29, № 3. - С. 76.
12. Сонькин В.В. Компьютерная система оценки умственной работоспособности // Мат-лы межд. конф. "Физиология развития человека". Секция 4. - М.: Вердана, 2009. - С. 101-102.
13. Флейшман А.Н. Медленные колебания гемодинамики. Теория, практическое применение в клинической медицине и профилактике. - Новосибирск: Наука, 1999. - 264 с.
14. Berntson G.G., Bigger J.T., Eckberg, D.L., Grossman, P., Kaufmann, P.G., Malik, M., et al. Heart rate variability: Origins, methods, and interpretive caveats. // Psychophysiology. - 1999. - V. 34. - P. 623-648.
15. Cinaz B., La Marca R., Arnrich B., Tröster G. Montoring of mental wor k-load levels // IADIS International Conference e-Health. - 2010. - Р. 189-193.
16. Ivarsson M., Anderson M., Akerstedt T., Lindblad F., Playing a violent television game affects heart rate variability // Foundation Acta Psdiatrica. - 2008.
17. Kamada T., Sato N., Miyake S. et al. Power spectral analysis of heart rate variability in Type As during solo and competitive mental arithmetic task // Journal of Psychosomatic Research. - 1992. - V. 36, № 6. - P. 543.
18. Sandercock G. Normative values, reliability and sample size estimates in heart rate variability / G. Sandercock // Clinical Science (London). - 2007. - Vol. 113, № 3. -P. 129-130.
19. Task Force of The European Society of Cardiology, The North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart rate variability. // Eur Heart J. -1996. -V. 17. - Р. 354.
20. Thayer J., Ähs F., Fredrikson M. et al. A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies: Implications for heart rate variability as a marker of stress and health // Neuroscience and Biobehavioral Reviews. - 2012. - V 36, - Р. 747-756.
