CC BY
41
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2021 - Vol. 28, № 3 - P. 54-57
УДК: 612.821 DOI: 10.24412/1609-2163-2021-3-54-57
ФИЗИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА КАК ФАКТОР МОДУЛЯЦИИ УМСТВЕННОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СТУДЕНТОВ
Т.М. НИКОЛАЕВА, Е.К. ГОЛУБЕВА
ФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Шереметевский проспект, д. 8, г. Иваново, 153012, Россия, e-mail: adm@isma.ivanovo.ru
Аннотация. Важной характеристикой функционального состояния организма является работоспособность, которая зависит от состояния здоровья, умственного и физического развития. Под влиянием физических и умственных нагрузок происходит снижение показателей умственной работоспособности, развивается утомление. Целью работы является исследование влияния физической нагрузки на ментальные функции студентов медицинского вуза в зависимости от степени физической тренированности. Материалы и методы исследования. Исследование физической работоспособности проводилось с помощью нагрузочного теста PWC170. Ментальные способности оценивали с использованием корректурного буквенного теста (проба Бурдона - Ан-фимова), который проводили до и после физической нагрузки. Результаты и их обсуждение. Показано, что уровень физической работоспособности испытуемых соответствует норме для мужчин без специальной физической подготовки. Анализ результатов корректурного теста позволил выявить снижение ментальных способностей испытуемых после нагрузочной пробы PWC170 в сравнении с исходным состоянием. Корреляционный анализ между показателями умственной работоспособности до и после физической нагрузки и степенью физической тренированности испытуемых не выявил достоверных взаимосвязей. Заключение. Влияние физической нагрузки на ментальные способности студентов проявляется в снижении умственной работоспособности, точности работы, концентрации внимания, скорости переработки информации, что свидетельствует о развитии утомления, степень которого не зависит от физической тренированности испытуемых.
Ключевые слова: работоспособность, физическая нагрузка, утомление, ментальные способности.
PHYSICAL EXERCISE AS A FACTOR OF MODULATION OF STUDENTS' MENTAL WORK ABILITY
T.M. NIKOLAEVA, E.K. GOLUBEVA Ivanovo State Medical Academy, Sheremetevsky prospect, 8, Ivanovo, 153012, Russia, e-mail: adm@isma.ivanovo.ru
Abstract. An important characteristic of the functional state of the organism is the working capacity, which depends on the state of health, mental and physical development. Under the influence of physical and mental loads, there is a decrease in mental performance indicators, fatigue is developing. The research purpose is to study the influence of physical activity on the mental functions of medical students, depending on the degree of physical training. Materials and research methods. The study of physical working capacity was carried out using the PWC170 load test. Mental abilities were assessed using a correctional letter test (Bourdon - Anti-Antimony), which was performed before and after exercise. Results and its discussion. It is shown that the level of physical working capacity of the subjects corresponds to the norm for men without special physical training. Analysis of the results of the proofreading test allowed to identify the decrease in the mental abilities of the PWC170 under the load sample in comparison with the initial state. The correlation analysis between indicators of mental working capacity before and after exercise and the degree of physical trainingof the subjects did not reveal reliable relationships. Conclusions. The influence of physical activity on the mental abilities of students is manifested in a decrease in mental working capacity, accuracy of work, concentration of attention, speed of information processing, which indicates the development of fatigue, the degree of which does not depend on the physical training of the subjects.
Keywords: working capacity, physical activity, fatigue, mental abilities.
Актуальность. Одной из важнейших характеристик функционального состояния организма является работоспособность, которая может зависеть от состояния здоровья, степени тренированности, умственного и физического развития [6,12-14]. Выделяют физическую и умственную работоспособность. Умственные способности зависят от сочетания физиологических и психологических функций организма, от состояния памяти, степени концентрации внимания и усвоения информации. Кроме того, показатели умственной работоспособности являются критериями адаптации организма к учебным нагрузкам и устойчивости к утомлению. Под влиянием интенсивных физических и умственных нагрузок происходит снижение показателей умственной работоспособности, развивается утомление [2,3]. Показано, что
степень нарушения концентрации внимания после физической нагрузки не зависит от ее мощности и продолжительности [8]. Оценить динамику умственной работоспособности можно при помощи корректурных буквенных тестов [10]. С развитием умственного утомления повышается количество ошибок, снижается концентрация внимания, замедляется скорость обработки информации, вследствие нарушения баланса возбуждения и торможения. Интенсивное внедрение и применение в современной системе образования инновационных технологий, психическая и физическая перегрузка ведет к развитию утомления и ухудшению здоровья студентов [11,15]. Поэтому актуальным становится изучение влияние физической активности на умственную работоспособность и развитие утомления.
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2021 - Т. 28, № 3 - С. 54-57 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2021 - Vol. 28, № 3 - P. 54-57
Цель исследования - изучить влияние физической нагрузки на ментальные функции студентов медицинского вуза в зависимости от степени физической тренированности.
Материалы и методы исследования. Для исследования были отобраны 10 мужчин-добровольцев (средний возраст - 19,40±0,3 лет) без специальной физической подготовки, имеющих нормальное физическое развитие. Оценку физической работоспособности, характеризующей степень тренированности испытуемых, проводили с помощью нагрузочного теста PWC170 (physical working capacity). Мышечная нагрузка воспроизводилась с помощью велоэрго-метра. Проба проводилась в два этапа. Мощность нагрузки (N1) на первом этапе устанавливали из расчета 1 Вт/кг массы тела. Продолжительность нагрузки составляла 5 минут, скорость вращения педалей 50 об/мин. В последние 30 секунд нагрузки определяли частоту сердечных сокращений (F1). После 5-минутного отдыха проводили второй этап. Мощность нагрузки второго этапа (N2) составляла 2 Вт/кг массы тела. Продолжительность нагрузки составляла 5 минут, скорость вращения педалей 50 об/мин. Частота сердечны1х сокращений (F2) определялась в последние 30 секунд второго этапа.
Физическую работоспособность (PWC170, Вт) рассчитывали по формуле: PWCi70=Ni+(N2-Ni)*(170-Fi)/(F2-Fi), где N1, N2 - мощность первой и второй нагрузок соответственно; Fi, F2 - частота пульса первой и второй нагрузок соответственно [5].
Ментальные способности исследовали с помощью корректурного буквенного теста (проба Бурдона-Анфимова), который проводили до и после выполнения пробы PWC170. Корректурная проба выполнялась каждым испытуемым самостоятельно на заранее приготовленных бланках, испытуемый должен был внимательно просматривать ряды букв и вычеркивать определенную букву (например, букву «А») [7]. По результатам корректурного теста определяли количество верно выбранных символов (S), количество пропущенных символов (Р), количество ошибочно выбранных символов (O), время, затраченное на работу (t, сек).
Для оценки умственной работоспособности рассчитывали следующие количественные показатели концентрации и распределения внимания.
1) Показатель скорости (производительности) внимания (A, знаков в секунду): A=N/t, где N - количество всех просмотренных символов, t - время, затраченное на выполнения теста.
2) Показатель точности работы (T, условных единиц) : T=S/n, где S - верно выбранные символы, n - количество символов, которые необходимо было вычеркнуть.
3) Коэффициент умственной продуктивности (E, знаков): E=N*T, где N - количество просмотренных символов до последнего выбранного символа, T - показатель точности работы.
4) Умственная работоспособность (Аи, знаков в секунду): Аи=(Щ{)*(М-(0+Р)/п, где, N - количество всех просмотренных символов, t - время, затраченное на работу, М - общее количество вычеркнутых символов, О - количество ошибочно выбранных символов, Р - количество пропущенных символов, п -количество символов, которые необходимо было вычеркнуть.
5) Концентрация внимания (К, %): К=((М-0)х100)/п, где М - общее количество вычеркнутых символов, О -количество ошибочно выбранных символов, п - количество символов, которые необходимо было вычеркнуть.
6) Показатель устойчивости концентрации внимания (Ки, условных единиц): Ки=С*(С/(Р+0+1)) где, С - общее количество просмотренных строк, Р - количество пропущенных символов, О - количество ошибочно выбранных символов,
7) Скорость переработки информации (О, знаков): 0=(У-2,807Х(Р+0))/Ъ где 2,807 - потеря информации на один пропущенный знак, V - объем зрительной информации, Р - количество пропущенных символов, О - количество ошибочно выбранных символов [1].
Таблица
Показатели корректурной пробы до и после физической нагрузки (M±m)
Показатель До физической нагрузки После физической нагрузки
Количество правильно выбранных знаков (5!), знаков 40,90±2,29 37,40±2,22
Количество правильно выбранных символов, % 93,71±1,30 81,15±2,03 (р=0,0001)
Количество ошибочно выбранных символов (Р), знаков 0,30±0,21 2,80±2,80 (р=0,004)
Количество ошибочно выбранных ответов, % 0,60±0,42 6,05±1,15 (р=0,001)
Количество пропущенных символов (О), знаков 2,40±0,48 5,90±0,55 (р=0,0001)
Количество пропущенных ответов,% 5,69±1,16 12,80±1,26 (р=0,001)
Время работы ((), сек 185,10±9,58 230,30±18,48 (р=0,05)
Производительность внимания (А), знаков/сек 7,21±0,39 5,93±0,41 (р=0,04)
Показатель точности работы (Т), условных единиц 0,95±0,01 0,86±0,01 (р=0,0001)
Коэффициент умственной продуктивности (Е), знаков 1231,69±23,981 1119,19±22,070 (р=0,003)
Умственная работоспособность (Аи), знаков/сек 6,28±0,43 4,29±0,43 (р=0,005)
Концентрация внимания (К), % 88,78±2,33 73,27±3,32 (р=0,001)
Показатель устойчивости концентрации внимания (Ки), услов.ед. 197,49±43,79 62,65±8,90 (р=0,01)
Скорость переработки (О), знаков 4,14±0,23 3,38±0,21 (р=0,03)
Примечание: р - статистическая значимость различий показателей до и после физической нагрузки
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2021 - Vol. 28, № 3 - P. 54-57
Статистический анализ полученных результатов производили с использованием программ Excel, Statistica, MedCalc. Нормальность распределения оценивали с помощью критерия Шапиро-Уилка. Рассчитывали t-критерий Стьюдента, непараметрические критерии Манна-Уитни и Колмогорова-Смирнова. Для выявления корреляционных связей между параметрами корректурного теста и физической работоспособности использовали коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Уровень значимости (p) при проверке статистических гипотез принимали ^0,05.
Результаты и их обсуждение. Исследование физической работоспособности с помощью нагрузочного теста PWC170 показало, что уровень ее у студентов, участвующих в эксперименте, составляет 153,32±4,71 Вт и соответствует норме для мужчин, не имеющих специальной физической подготовки [6].
Анализ результатов корректурного теста, проведенного после нагрузочной пробы PWC170, позволил выявить снижение ментальных способностей испытуемых в сравнении с исходным состоянием. Так, после физической нагрузки снижается количество правильно выбранных ответов, повышается количество ошибочно выбранных и пропущенных знаков в корректурном тесте (табл.), что может свидетельствовать о снижении сосредоточенности и степени концентрации внимания.
Время, затраченное испытуемыми на проведение корректурной пробы, после физической нагрузки увеличивается, что может свидетельствовать о снижении скорости обработки информации. Показатель скорости внимания (А), отражающий устойчивость внимания и работоспособность в динамике, после нагрузочного теста также снижается. Повышение количества пропущенных и ошибочно выбранных символов приводит к понижению точности выполняемой работы (Т), что можно объяснить снижением сосредоточенности на выполнении корректурной пробы после мышечной нагрузки. Анализ корреляционных взаимосвязей параметров пробы Бурдона показал наличие высокой обратной корреляционной зависимости между скоростью внимания и точностью выполнения работы как до физической нагрузки (r=-0,964, p<0,0001), так и по ее окончании (r=-0,900, p<0,0004). Коэффициент умственной продуктивности (Е) после теста PWC170 снижается, что связано с уменьшением количества правильных ответов и снижением точности выполнения корректурной пробы. Скорость внимания и умственная работоспособность до и после физической нагрузки имеют высокую положительную взаимосвязь (r=0,745, p=0,0133 и r=0,697, p=0,0251 соответственно). Чем менее устойчиво внимание человека, тем больше снижается интенсивность внимания. Показателями колебания внимания являются продуктивность работы и число допущенных ошибок. Коэффициент умственной продуктивности и концентрация внимания до
физической нагрузки прямо коррелируют друг с другом (г=0,697, р=0,0251). Понижение точности работы и производительности внимания после физической нагрузки связано со снижением показателя концентрация внимания (К), который характеризует степень сосредоточенности на выполнении работы и является следствием возбуждения в доминантном очаге при одновременном торможении остальных зон коры головного мозга [9]. Показатель устойчивости концентрации внимания ^ц) также уменьшается после нагрузки. Это можно объяснить монотонностью и однообразием рабочих действий при выполнении корректурного теста. Показатель скорости переработки информации (О становится меньше после мышечной нагрузки. Скорость переработки информации до и после физической нагрузки положительно коррелирует со скоростью внимания (г=0,894, p<0,0005 и г=0,967, p<0,0001 соответственно). Скорость переработки информации является важным элементом для интеллектуального развития, мышления, процессов обучения и успеваемости [4].
Корреляционный анализ показателей корректурного теста, характеризующих ментальные способности студентов до и после физической нагрузки, и физической работоспособности (тренированности) не выявил достоверных взаимосвязей (рис.).
-
5 _________
3 а «
г—т~~ а_—_
й- э
2 ■ 1
а. Корреляционные взаимо- б. Корреляционные взаимосвязи физической работоспо- связи физической работоспособности и показателя ум- собности и показателя умственной работоспособности ственной работоспособности до физической нагрузки. после физической нагрузки.
Рис. Корреляционные взаимосвязи показателей физической и умственной работоспособности студентов
Заключение. Таким образом, влияние физической нагрузки на ментальные способности студентов проявляется в снижении умственной работоспособности, точности работы, концентрации внимания, скорости переработки информации, что свидетельствует о развитии утомления, степень которого не зависит от физической тренированности испытуемых.
Литература / References
1. Андронникова Е.А., Заика Е.В. Методы исследования восприятия, внимания и памяти: Руководство для практических психологов. Харьков, 2011. 161 с. / Andronnikova EA, Zaika EV. Metody issle-dovaniya vospriyatiya, vnimaniya i pamyati: Rukovodstvo dlya praktich-eskikh psikhologov [Research Methods for Perception, Attention, and Memory: A Guide for Practical Psychologists]. Khar'kov; 2011. Russian.
2. Бичев В.Г. Влияние физических нагрузок на эмоциональное состояние студента // Международный журнал гуманитарных и естественных наук, 2019. С. 51-56 / Bichev VG. Vliyanie fizicheskikh nagru-
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2021 - Vol. 28, № 3 - P. 54-57
zok na emotsional'noe sostoyanie studenta [The influence of physical activity on the emotional state of the student]. Mezhdunarodnyy zhurnal gumanitarnykh i estestvennykh nauk; 2019. Russian.
3. Брагинский М.Я., Вечканов И.Н., Глущук А.А., Еськов В.М., Еськов В.В., Меркулова Н.Н., Мишина Е.А., Пашнин А.С., Полу-хин В.В., Степанова Д.И., Филатова О.Е., Филатов М.А., Хадар-цев А.А., Хадарцева К.А., Хисамова А.В., Шипилова Т.Н., Чантурия С.М. Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине. Часть VIII. Общая теория систем в клинической кибернетике / Под ред. В.М. Еськова, А.А. Хадарцева. Самара: ООО «Офорт», 2009. 198 с. / Braginskiy MYa, Vechkanov IN, Glushchuk AA, Es'kov VM, Es'kov VV, Merkulova NN, Mishina EA, Pashnin AS, Polukhin VV, Stepanova DI, Filatova OE, Filatov MA, Khadartsev AA, Khadartseva KA, Khisa-mova AV, Shipilova TN, Chanturiya SM. Sis-temnyy analiz, uprav-lenie i obrabotka informatsii v biologii i meditsine. Chast' VIII. Obshchaya teoriya sistem v klinicheskoy kibernetike. Pod red. V.M. Es'kova, A.A. Khadartseva [System analysis, management and information processing in biology and medicine. Part VIII. General systems theory in clinical cybernetics. Ed. V.M. Eskova, A.A. Khadartseva]. Samara: OOO «Ofort»; 2009. Russian.
4. Воробьева Т.Г., Дементьева Е.В., Турманидзе В.Г., Турма-нидзе А.В. Психофизиологическая адаптация студентов в период обучения // Вестник Нижневартовского государственного университета. 2016. №2. C. 59-65 / Vorob'eva TG, Dement'eva EV, Turmani-dze VG, Turmanidze AV. Psikhofiziologicheskaya adaptatsiya studentov v period obucheniya [Psychophysiological adaptation of students during the period of study]. Vestnik Nizhnevartovskogo gosudarstvennogo universite-ta. 2016;2:59-65. Russian.
5. Катханова Ю.Ф. Творческие способности и их развитие в графической деятельности: монография. Чебоксары: ИД «Среда», 2018. 140 с. / Katkhanova YuF. Tvorcheskie sposobnosti i ikh razvitie v graficheskoy deyatel'nosti: monografiya [Creative abilities and their devel-opment in graphic activity: monograph]. Cheboksary: ID «Sreda»; 2018. Russian.
6. Ковалева А.В., Корельская И.Е. Влияние физических упражнений на когнитивные способности студентов вуза. М: Наука, 2016. 8 с. / Kovaleva AV, Korel'skaya IE. Vliyanie fizicheskikh uprazhneniy na kognitivnye sposobnosti studentov vuza [Impact of Exercise on Cognitive Abilities of University Students]. Moscow: Nauka; 2016. Russian.
7. Кошелев В.Ф., Малозёмов О.Ю., Бердникова Ю.Г., Минаев А.В., Филимонова С.И. Физическое воспитание студентов в техническом вузе: Учебное пособие / Под ред. О.Ю. Малозёмова. Екатеринбург: УГЛТУ; Изд-во АМБ, 2015. 464 с. / Koshelev VF, Ma-lozemov OYu, Berdnikova YuG, Minaev AV, Filimonova SI. Fizi-cheskoe vospitanie studentov v tekhnicheskom vuze: Uchebnoe posobie. Pod red. O.Yu. Malozemova [Physical edu-cation of students in a technical university: Textbook. Ed. O.Yu. Ma-lozyomova]. Ekaterinburg: UGLTU; Izd-vo AMB; 2015. Russian.
8. Медицинская реабилитация в спорте: Руководство для врачей и студентов / Под общ. ред. В.Н. Сокрута, В.Н. Казакова. Донецк: «Каштан», 2011. 620 с. / Meditsinskaya reabilitatsiya v sporte: Rukovod-stvo dlya vrachey i studentov. Pod obshch. red. V.N. Sokruta, V.N. Ka-zakova [Medical Rehabilitation in Sports: A Guide for Physicians and Students. Under total. ed. V.N. Sokrut, V.N. Kazakova]. Donetsk: «Kashtan»; 2011. Russian.
9. Николаева Т.М., Голубева Е.К. Особенности периферической гемодинамики и когнитивных способностей человека при динамической физической нагрузке нарастающей мощности // Современные проблемы науки и образования. 2020. №6. С. 36. DOI: 10.17513/spno.30296 / Nikolaeva TM, Golubeva EK. Osobennosti perifericheskoy gemodinamiki i kognitivnykh sposobnostey cheloveka pri dinamiche-skoy fizicheskoy nagruzke narastayushchey moshchnosti [Studying the level of moral education in primary schools]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2020;6:36. DOI: 10.17513/spno.30296. Russian.
10. Пеняева С.М. Влияние физических нагрузок на умственную деятельность // Научное обозрение. Педагогические науки. 2019. № 2-1. С. 12-16 / Penyaeva SM. Vliyanie fizicheskikh nagruzok na umstvennuyu deyatel'nost' [The effect of physical activity on mental performance]. Nauchnoe obozrenie. Pedagogicheskie nauki. 2019;2-1:12-6. Russian.
11. Сидоров К.Р. Количественная оценка продуктивности внимания в методике «Корректурная проба» Б. Бурдона // Вестник удмуртского университета. 2012. Вып. 4. С. 50-57 / Sidorov KR. Kolich-estvennaya otsenka produktivnosti vnimaniya v metodike «Korrekturnaya proba» B. Burdona [Quantitative assessment of the productivity of attention in the method "Proof test" B. Bourdon]. Vestnik udmurtskogo universiteta. 2012 ;4:50-7. Russian.
12. Солодков С.В. Особенности утомления и восстановления спортсменов. Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта, 2013. С. 131-142 / Solodkov SV. Osobennosti utomleniya i vosstanovleniya sportsmenov. Uchenye zapiski universiteta im. P.F. Lesgafta [Features of fatigue and recovery of athletes. Scientific notes of the University. P.F. Lesgaft]; 2013. Russian.
13. Хадарцев А.А., Фудин Н.А. Психоэмоциональный стресс в спорте. Физиологические основы и возможности коррекции (обзор литературы) // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2015. №3. Публикация 8-4. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-3/5256.pdf (дата обращения 30.09.2015). DOI: 10.12737/13378. / Khadartsev AA, Fudin NA. Psikhoemotsional'nyy stress v sporte. Fiziologicheskie osnovy i voz-mozhnosti korrektsii (obzor literatury) [Psycho-emotional stress in sport. Physiological basis and possibilities of correction (literature review)]. Journal of New Medical Technologies. e-edition. 2015[cited 2015 Sep 30];3:[about 9 p.]. Russian. Available from: http://www.medtsu.tula.ru/ VNMT/Bulletin/E2015-3/5256.pdf. DOI: 10.12737/13378.
14. Хадарцев А.А., Фудин Н.А., Зилов В.Г., Сафоничева О.Г., Смоленский А.В. Психология движений и восприятия в спорте // Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2015. № 4(130). С. 4756 / Khadartsev AA, Fudin NA, Zilov VG, Safonicheva OG, Smolenskiy AV. Psikhologiya dvizheniy i vospriyatiya v sporte [Psychology of movement and perception in sports]. Lechebnaya fizkul'tura i sportivnaya meditsina. 2015;4(130):47-56. Russian.
15. Khadartsev A.A., Zilov V.G., Eskov V.M., Ilyashenko L.K. New effect in physiology of human nervous muscle system // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2019. Vol. 167, № 4. P. 419-423 / Khadartsev AA, Zilov VG, Eskov VM, Ilyashenko LK. New effect in physiology of human nervous muscle system. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2019;167(4):419-23.
Библиографическая ссылка:
Николаева Т.М., Голубева Е.К. Физическая нагрузка как фактор модуляции умственной работоспособности студентов // Вестник новых медицинских технологий. 2021. №3. С. 54-57. DOI: 10.24412/1609-2163-2021-3-54-57.
Bibliographic reference:
Nikolaeva TM, Golubeva TM. Fizicheskaya nagruzka kak faktor modulyatsii umstvennoy rabotosposobnosti studentov [Physical exercise as a factor of modulation of students' mental work ability]. Journal of New Medical Technologies. 2021;3:54-57. DOI: 10.24412/16092163-2021-3-54-57. Russian.
