CC BY
65
ДИНАМИКА ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ПРОЯВЛЕНИЯ УМСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ У СТУДЕНТОВ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
О.Б. Кузнецова, Н.П. Горбунов ПГПУ, г. Пермь
Рассмотрены реакции срочной адаптации к умственной нагрузке, которые обнаруживают тесную связь со спецификой учебной работы студентов.
Вегетативные проявления умственной деятельности человека связаны главным образом с изменением активности симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы [1]. Во время умственной нагрузки происходит учащение пульса, повышение артериального давления, что отражает увеличение роли симпатических влияний [2]. При спектральном анализе сердечного ритма обнаруживается увеличение мощности низкочастотного компонента (показатель симпатической активности) и одновременно снижение вклада высокочастотных колебаний (индикатор парасимпатических влияний) в суммарном спектре [3]. У лиц с повышенным в покое симпатическим тонусом напряженная умственная деятельность может способствовать увеличению частоты гипертензивных реакций и тем самым являться одним из факторов риска сердечнососудистых заболеваний [4]. Поскольку физическая активность оказывает значительное влияние на симпато-парасимпатический баланс [5], представляет интерес изучение вегетативных реакций на умственную нагрузку у лиц с различным уровнем физической активности.
Цель работы: выявление особенностей вегетативных реакций организма на дозированную умственную нагрузку у лиц с различным уровнем физической активности.
Методика
В исследовании приняли участие 85 студен-тов-мужчин I и V курсов факультета физической культуры (44 чел.) и физического факультета (41 чел). Для студентов факультета физической культуры характерен высокий уровень физической активности, тогда как учебная работа студентов физического факультета осуществлялась на фоне низкой физической активности. Сравнивали показатели вариабельности сердечного ритма, психоэмоционального напряжения и артериального давления. Сердечный ритм в условиях покоя в положении сидя и во время решения в уме арифметических задач регистрировали с помощью аппаратно-программного комплекса «Варикард». Оценивали характер реакции различных звеньев регуляции ритма сердца на умственную нагрузку. Компьютерный анализ ритма сердца включал оценку статистических, автокорреляционных и спектральных характеристик. Одновременно оценива-ли уровень психоэмоционального напряжения и
активность обоих полушарий путем измерения интенсивности электродермальной реакции с использованием активациометра АЦ-6. Физическую работоспособность оценивали по величине максимального потребления кислорода (МПК) при выполнении субмаксимальной нагрузки на велоэргометре с последующим расчетом МПК по номограмме П. Астранда. Уровень тревожности оценивали с помощью методики Ч. Спилбергера в модификации Ю.Л. Ханина [6]. Результаты обрабатывали статистически с использованием пакета программ (^аИБЙса 6.0».
Результаты и их обсуждение
Результаты сравнительного анализа некоторых параметров сердечного ритма, артериального давления, тревожности и МПК приведены в табл. 1. Приведенные данные показывают, что существует тесная связь между уровнем физической активности и состоянием вегетативного баланса при умственной деятельности. Так, у студентов с высокой физической активностью 17-19 лет (I курс) реакция ЧСС на умственную нагрузку выражена намного слабее, чем у студентов второй группы с низкой физической активностью. Одновременно с этим у лиц с высоким уровнем физической активности как общая мощность спектра, так и показатели мощности в диапазонах низкой и очень низкой частоты существенно выше, чем у относительно малоподвижных студентов физического факультета. Подобные соотношения имели место и у студентов старших курсов. Сравнение динамики изменений показателей спектра у студентов младших и старших курсов дает основания полагать, что в процессе адаптации к учебной деятельности количественные показатели структуры сердечного ритма в пределах групп 1 и 2 остаются на одном уровне.
Заметные особенности касаются параметров гемодинамики и работоспособности у студентов с разным уровнем физической активности. Если между первокурсниками групп 1 и 2 отсутствовали значимые различия показателей АД, МПК и тревожности, то у студентов старших курсов группы 2 обнаруживается существенно более высокий уровень АД и ситуативной тревожности по сравнению со старшекурсниками группы
1. В то же время у студентов старших курсов с высоким уровнем физической активности показатели МПК существенно выше, чем у студентов физического факультета._________________________
Физиология двигательной активности и спорта
Таблица 1
Показатели сердечного ритма, гемодинамики, работоспособности и тревожности во время умственной нагрузки у студентов младших и старших курсов с разным уровнем двигательной активности
Показатель 17-19 лет 21-25 лет
1 (п=18) 2 (п=26) 1 (п=28) 2 (п=13)
ЧСС, уд/мин 79,7 ± 1,4*** 94,0 ± 2,6 80,0 ± 2,2 ** 94,0 ±4,7
СО, мс 80,0 ±6,3 * 62,0 ± 4,8 80,6 ±5,6** 50,6 ±6,7
ТР, мс2хЮ00 6,20± 1,00 *** 2,89 ±0,44 5,66 ± 0,70** 2,09 ±0,44
НР, мс2х1000 2,01 ±0,46 1,18 ±0,31 2,63 ± 0,60 * 0,70 ±0,20
и, мсМООО 2,29 ± 0,26 *** 1,29 ±0,17 2,36 ±0,30** 1,13 ±0,27
Уи, мс2хЮ00 0,75 ±0,15 ** 0,40 ± 0,08 0,63 ±0,16 0,26 ± 0,08
САД, мм рт.ст. 122,0 ± 1,8 1 125,9 ± 2,6 116,0 ±2,4** 126,0 ± 1,9
ДАД, мм рт.ст. 75,2 ±2,1 76,4 ± 1,7 72,0 ± 1,6 75,3 ± 1,1
АД сред., мм рт.ст. 90,8 ± 1,7 111 92,9 ± 1,7 79,5 ± 1,6*** 92,2 ± 1,0
МПК, л-мин"1 2,38 ±0,10 2,40 ±0,11 3,54 ±0,21 ** 2,69 ±0,21
МПК, мл-кг-1-мин-1 35,0 ± 1,1 1 37,9 ± 2,3 49,8 ± 3,3 * 39,5 ± 2,6
СТ, балл 34,6 ± 1,7 34,9 ± 2,0 32,2 ± 1,3 * 38,0 ±2,7
ЛТ, балл 36,8 ± 1,5 39,0 ± 1,5 38,4 ±1,0 39,0 ±2,2
ЭДА, мкА 108,1 ±15,0* 121,7 ± 12,2 1 64,2 ±8,0 83,2 ± 13,9
Примечание. Группа 1 - студенты с высоким, группа 2 - с низким уровнем физической активности. ЧСС - частота сокращений сердца; СО - стандартное отклонение; ТР - общая мощность спектра сердечного ритма; НР - мощность спектра в диапазоне высоких, ЬР - низких, УЬР' - очень низких частот; САД - систолическое, ДАД - диастолическое, АД сред. - среднее артериальное давление; МПК - максимальное потребление кислорода; СТ - ситуативная, ЛТ - личностная тревожность; ЭДА - величина злектродермалъной активности.
* р < 0,05, ** р< 0,01, *** р < 0,001 по отношению к группе 2;1 р < 0,05,111 р < 0,001 к уровню возрастной группы
степени психоэмоционального напряжения при умственной работе.
Подтверждением специфики адаптационных реакций студентов в зависимости от уровня физической активности являются результаты сравнения корреляционных зависимостей между некоторыми показателями сердечного ритма, психологическими и психофизиологическими параметрами и МПК, приведенные в табл. 2.
Характерной особенностью адаптации к умственной деятельности студентов старших курсов с высоким уровнем физической активности (группа I) является наличие тесных связей с положительными значениями коэффициентов корреляции между величиной МПК и количеством решенных задач. Одновременно с этим отчетливо выявляются зависимости с отрицательным значением коэффициентов корреляции между МПК и АМо. Последний показатель является специфическим маркером симпатической активности [10]. Таким образом, существует очевидная связь между уровнем аэробных возможностей организма и эффективностью умственной деятельности у лиц с высоким уровнем физической активности.
Приспособление к умственной нагрузке лиц с низким уровнем физической активности (группа II) носит принципиально иной характер. Функциональная система адаптации к умственной нагрузке в значительной мере включает в себя психологический компонент - параметры ситуативной и личностной тревожности. При этом взаимосвязь эффективности умственной деятельности и показателей тревожности характеризуется отрицатель-
21-25 лет.
Таким образом, реакции срочной адаптации к умственной нагрузке обнаруживают тесную связь со спецификой учебной работы студентов. На фоне высокого уровня физической активности показатели ТР, НР, ЬТ, Уи, а также СО значительно выше, чем у студентов с низким уровнем физической активности, причем эти различия имеют место как в возрасте 17-19, так и 23-25 лет. Если учесть, что в покое и при ментальной нагрузке все частотные диапазоны находятся под выраженным парасимпатическим контролем [7], очевидно, что у студентов с низким уровнем физической активности парасимпатические влияния при умственной нагрузке выражены в меньшей степени, чем у физически активных лиц. В старшей возрастной группе студентов эти различия становятся еще более заметными. Известно, что постоянные тренировки ведут к снижению симпатической активности в покое [8] и относительному повышению парасимпатического тонуса [5]. Вместе с тем физически активный образ жизни играет роль в повышении аэробных возможностей [9]. Можно полагать, что указанные обстоятельства определяют значительное увеличение МПК у студентов I группы во время обучения в университете на фоне устойчивых значений индикаторов парасимпатического тонуса. Следует отметить, что за время обучения в вузе у студентов группы I произошло значительное уменьшение реакции САД и среднего АД на умственную нагрузку, что также отражает снижение симпатического тонуса при регулярной мышечной деятельности. У студентов обеих групп по мере адаптации к учебной работе наблюдалось снижение интенсивности ЭДА, свидетельствующее об уменьшении
58
Вестник ЮУрГУ, № 3, 2006
Кузнецова О.Б., Горбунов Н.П.
Динамика вегетативной регуляции проявления умственной деятельности у студентов...
Таблица 2
Коэффициенты корреляции между вегетативными и психологическими параметрами студентов 23-25 лет
с разным уровнем физической активности
Показатель СТ ЛТ 43 ЭДА АМо т0
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
СО - -.53 - -.54 - .57 - - - - - -
HF - -.57 - - - .61 - - - - - -
ЧСС - - - - -.44 - - .64 - - - —
МПКабс. - - - - .67 - - - -.58 - .44 —
МПК отн. - - - - .60 - - - -.45 - - -
Примечание. 43 - число решенных задач во время тестирования; АМо - амплитуда моды ряда кардиоинтервалов; ш0 - число сдвигов кривой автокорреляционной функции до момента пересечения нулевой линии. Остальные обозначения приведены в табл. 1. Представлены только статистически достоверные значения коэффициентов корреляции.
ными значениями коэффициентов корреляции. Важное значение принадлежит парасимпатическим влияниям в обеспечении умственной деятельности: об этом свидетельствуют прямые связи между СО, ОТ - с одной стороны, и числом решенных задач - с другой. К числу специфических особенностей реакции на умственную нагрузку у студентов группы II следует отнести и наличие тесной прямой связи между частотой пульса и уровнем психоэмоционального напряжения. Очевидно, что реакции краткосрочной адаптации к умственной нагрузке у студентов, деятельность которых не связана с тренировкой аэробных механизмов энергообеспечения, осуществляются с преобладанием элементов психического напряжения, тогда как у студентов с высоким уровнем физической активности уровень психического напряжения во время умственной деятельности выражен в значительно меньшей степени. Если учесть, что напряженная умственная работа является одним из важных факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний [11], то поддержание оптимального уровня физической активности даст возможность существенно снизить возможность проявления негативной роли ментального стресса.
Выводы
1. Реакции срочной адаптации к умственной нагрузке обнаруживают тесную связь со спецификой учебной работы студентов.
2. Существует очевидная зависимость между уровнем аэробных возможностей организма и эффективностью умственной деятельности у лиц с высоким уровнем физической активности.
3. Реакции краткосрочной адаптации к умственной нагрузке у студентов, деятельность которых не связана с тренировкой аэробных механизмов энергообеспечения, осуществляются в условиях выраженного психического напряжения, тогда как у студентов с высоким уровнем физической активности психическое напряжение во время умственной деятельности проявляется в значительно меньшей степени.
Работа выполнена при поддержке гранта ПГПУ № 6-06.
Литература
1. Beta-adrenergic activation and memory for emotional events/L.Cahill, B.Prins, M. Weber, J.L.McGaugh//Nature. -1994. - V. 371. -P. 702-704.
2. The stability of the intercorrelations among cardiovascular, immune, endocrine and psychological reactivity /S. Cohen, N. Hamrick, M.S.Rodrigues, P.J.Feldman, RB.S.abin, S.B.Manuck//Ann. Behav. -Med.-2000. - V. 22. -№ 3. -P. 171-179.
3. SpectraI analysis of R-R and arterial pressure variabilities to assess sympatho-vagal interaction during mental stress in humans/ M.Pagani, R.Furlan, P.Pizzinelli, W.Crivellaro, S.Cerutti, A.Malliani// J.Hy-pertens. -Suppl. -1989. - V.7. -Ne 6. -P. 14-15.
4. Heart rate reactivity under mental stress as a predictor of blood pressure development in children /А. W. Von Eiff, E.Gogolin, U. Jacobs, H.Neus // J. Hy-pertens. -1985. - V. 3. -№ 4. - P. 89-91.
5. Exercise and autonomic function in health and cardiovascular disease / E.T.Rosenwinkel, D.M.Bloomfield, M.A.Arwady, R.L. Goldsmith // Cardiol. - Clin. - 2001. - V. 19.-№3. - P. 369-387.
6. Большая энциклопедия психологических тестов. - М.: Изд-во Эксмо, 2005. - С. 32-34.
7. Langewitz W, Ruddel Н., Schachinger К, Lepper W., Mulder L.J., Veldman J.H., van Roon A. Changes in sympathetic and parasympathetic cardiac activation during mental load: an assessment by spectral analysis of heart rate variability // Homeost. Health Dis. 1991. V. 33, № 1-2. P. 23-33.
8. O'Sullivan S.E., Bell C.J. The effects of exercise and training on human cardiovascular reflex controlV/ Auton. Nerv. Syst. -2000. - V. 81. -№ 1-3.-P. 16-24.
9. Peak aerobic performance and left ventricular morphological characteristics in university students /H.Yamazaki, S.Onishi, F.Katsukawa, H.Ishida, N.Kinoshita // Clin. J. Sport Med. - 2000. - V.10. -Ne 4. -P. 286-290.
10. Баевский P.M., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. - М.: Медицина, 1997. -236 с.
11. lani С., Gopher D., Lavie P. Effects of task difficulty and invested mental effort on peripheral vasoconstriction // Psychophysiology. - 2004. - V. 41. -№ 5. -P. 789-798.
