CC BY
10
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2005 УДК 613.865-057.875-07
Э. С. Геворкян, С. М. Минасян, Н. Н. Ксаджикян, А. В. Даян
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СТУДЕНТОВ ПРИ УМСТВЕННОЙ НАГРУЗКЕ
Кафедра физиологии человека и животных (зав. — проф. С. М. Минасян) Ереванского государственного университета
Процесс приспособления человека к тому или иному виду деятельности сопровождается активацией адаптационных механизмов, что проявляется в сдвигах целого ряда вегетативных показателей организма. При этом оптимальная гемодинамика и необходимый уровень метаболизма миокарда обеспечиваются временнбй структурой сердечного ритма. Однако экстремальный характер и продолжительность психологической нагрузки в конечном итоге могут стать причиной развития выраженного функционального напряжения, переутомления и срыва адаптации. Контроль за состоянием вегетативной нервной системы (ВНС) позволит судить о потенциальных возможностях организма и "физиологической цене" адаптации его к определенному виду деятельности.
В наших предыдущих работах изучена динамика психологических и кардиогемодинамических показателей студентов в процессе однодневной и недельной учебной нагрузки, а также в условиях экзаменационного психоэмоционального напряжения [4, 5].
Последние годы характеризуются все большим внедрением в учебный процесс компьютерной техники, работа с которой требует как умственного, волевого, так и часто интеллектуального напряжения. В связи с этим нами изучено изменение кардиогемодинамических показателей студентов после выполнения ими одночасовой умственно-ин-теллектуальной тест-программы на компьютере.
В эксперименте принимали участие 16 девушек биологического факультета ЕГУ в возрасте 19—20 лет, не имеющие отклонений в состоянии здоровья. Предварительно осуществлялось психологическое тестирование студенток. С помощью специальной тест-анкеты определяли уровень их самооценки, по опросникам Айзенка выявляли принадлежность испытуемых к экстра- и интравертам, вычисляли уровень их нейротизма и интеллекта.
Функциональное состояние студенток оценивали по показателям электрокардиограммы (ЭКГ) и гемодинамики. ЭКГ регистрировали в II стандартном отведении в положении сидя. Запись и обработку ЭКГ осуществляли на IBM 486. Математический анализ ритма сердца проводили методом вариационной пульсометрии по Р. М. Баевскому с помощью специально разработанной компьютер- -ной программы "Cardio". Объем анализируемой выборки в каждой экспериментальной ситуации для одного испытуемого составлял 100 кардиоин-тервалов (R—R). После обработки последних в математическом блоке программы вычисляли статистические, гистографические, автокорреляционные и спектральные параметры динамики сердечного ритма. Рассчитывали следующие интегральные показатели: Мо — мода, наиболее часто встречающееся значение кардиоинтервалов (R—R) в секундах; АМо — амплитуда моды, количество значений кардиоциклоз, соответствующих Мо, выраженное в процентах к общему числу кардиоинтер-
валов; Ах — вариационный размах, разница между максимальным и минимальным значениями длительности R—R интервалов в данном массиве кар-диоциклов (в с); Vk — коэффициент вариации кардиоинтервалов. По вышеуказанным показателям рассчитывались: ИН — индекс напряжения регуля-торных систем (АМо/2АхМо), отображающий уровень функционирования центрального контура регуляции сердечного ритма; ВПР — вегетативный показатель ритма (1/МоАх); ИВР — индекс вегетативного равновесия (АМо/Ах); ПАПР — показатель адекватности процессов регуляции (АМо/Мо).
Для каждого испытуемого строили вариационные кривые и скаттерграммы, отображающие дисперсию кардиоинтервалов, автокорреляционные функции и ритмограммы.
Состояние центральной гемодинамики оценивали по артериальному давлению (АД), систолическому и минутному объемам крови (СО, МОК). Составляющие АД — систолическое и диастоличе-ское давления (АДС, АДд) измеряли манжетным методом Короткова. По специальным формулам рассчитывали пульсовое и среднединамическое давления (ПД, СДД). СО и МОК вычисляли по формуле Старра. Функциональное состояние испытуемых оценивали также по индексу межсистемных (сердечно-сосудистой и дыхательной) взаимоотношений Хильдебранта (Q). Вегетативный тонус обследуемых рассчитывали по вегетативному индексу Кердо (ВИК).
Полученные экспериментальные данные подвергнуты статистической обработке на IBM 486.
Психологическое тестирование студенток, проведенное до начала экспериментов, показало, что все обследуемые обладают средним уровнем нейротизма, при этом 87,5% из них были интравертами, в 12,5% — экстравертами. Большинству девушек был свойствен высокий уровень самооценки (> 0,5 балла, 75%), для 25% испытуемых был характерен средний уровень самооценки (< 0,5 балла). Все принимавшие участие в эксперименте девушки имели приблизительно одинаковый уровень интеллекта (IQ 110—125 баллов).
Анализ градаций испытуемых по ИН (см. рисунок) выявил принадлежность 62,5% из них к ваго-тоникам (ИН < 80 усл. ед.), 25% были симпатото-никами (ИН > 180 усл. ед.), а 12,5% — нормотони-ками (80 < ИН > 180 усл. ед.).
Анализ статистических параметров сердечного ритма показал (см. табл. 1), что у всех испытуемых после решения умственно-интеллектуальной тест-программы на компьютере наблюдалось ослабление активности симпатического контура регуляции сердечного ритма (АМо), который понижался в среднем на 31,3% (р < 0,02) по сравнению с аналогичным показателем в норме, а также повышение активности парасимпатического (Ах) и гуморального (Мо) - на 76% (р < 0,05) и 16,2% (р < 0,02) соответственно. Свидетельством активации парасимпатического контура регуляции сердечного ритма
ваготоники
□
симпатоники
нормотоники
Распределение испытуемых по уровню ИН до (а) и после (б) выполнения тест-программы на компьютере.
являлось и соразмерное понижение после работы с компьютером уровней ИН, ВПР, ПАПР и ИВР соответственно на 41,5% (р < 0,02), 34% (р < 0,05), 32,4% [р < 0,01), 35,2% (р < 0,01), а также достоверное повышение Ук на 11,1% (р < 0,01). После умственно-интеллектуальной нагрузки наблюдалось также некоторое перераспределение испытуемых по величине ИН. Увеличилось количество нормотоников (37,5%) за счет симпатотоников, число которых равнялось 0. Число ваготоников оставалось неизменным.
Согласно теоретическим положениям [2], при понижении ИН и АМо и повышении уровней Ах и Мо, наблюдаемых нами в данном эксперименте, автономный контур регуляции сердечного ритма "справляется" с поставленной задачей, которая вызывает функциональное напряжение, но не приводит к переутомлению. И в данной ситуации можно говорить о преобладании тонуса парасимпатического отдела ВНС. Высокий уровень вариабельности Я—Я интервалов (Дх, Ук) указывает на относительно слабую централизацию управления сердечным ритмом. Подтверждением последнего являются и изменения, наблюдаемые на скаттерграммах, — повышение дисперсии авторегрессионного облака; ритмограммах — увеличение диапазона колебаний Я— Я-интервалов вокруг их среднего значения; автокоррелограммах — повышение спектра высокочастотных колебаний и выраженность дыхательных волн. Высокочастотные колебания рассматриваются многими авторами как проявление
активности автономного контура регуляции сердечного ритма и общего тонуса парасимпатического отдела ВНС [1,9].
Аналогичные изменения после выполнения тест-программы наблюдались и в показателях гемодинамики — все изученные гемодинамические параметры соразмерно понижались (см. табл. 2). Так, ЧСС урежалась на 13% {р < 0,05), АДС и АДЛ понижались соответственно на 7% (р < 0,05) и 10% о» < 0,01), ПД - на 8,2%, СДЦ - на 10,1% (р < 0,01). Наблюдаемое в этот период понижение МОК на 13,5% было обусловлено как урежением ЧСС, так и уменьшением СО соответственно на 13% {р < 0,05) и 10,4% (р < 0,05). Частота дыхания (ЧД) ослаблялась на 10% {р < 0,05), что приводило к соответственному уменьшению коэффициента Хильдебранта (см. табл. 2). Последнее свидетельствует о некотором рассогласовании в деятельности кардиореспираторной системы, не выходящем, однако, за пределы нормы. ВИК у всех испытуемых в экспериментальный период находился на уровне нормотонии (7,42—8,71).
Изменения, наблюдаемые в сердечно-сосуди-стой системе студенток, обусловлены рядом параметров: характером работы, заинтересованностью быстро и правильно решать предложенные задачи, сложностью поставленной задачи, эмоциональным состоянием испытуемых. Согласно данным М. И. Казакова и соавт. [7], минимальное и в меру эмоциональное напряжение при умственной работе ведет к сокращению Я— /^-интервалов, уменьшению вариабельности сердечного ритма — симпатотонии. При среднем и значительном нерв-но-эмоциональном напряжении наблюдается сокращение Я—Я-интервалов и увеличение их вариабельности.
Первые признаки наступающей усталости проявляются в ослаблении симпатических влияний, удлинении Я—^-интервалов и повышении их вариабельности. Подтверждением последнего является и понижение МОК. Согласно литературным данным, уменьшение МОК более чем на 10% является выражением утомления и гиподинамии [7, 8].
Согласно данным ряда авторов [6], после одночасовой операторской работы на компьютере признаков утомления не наблюдается. Однако в наших экспериментах решение умственно-интеллектуальных тест-программ осуществлялось в строго ограниченное время, что и обусловливало формирова-
Таблица 1
Изменение интегральных показателей регуляции ритма сердца студентов при умственно-интеллектуальной нагрузке
Показатель ЧСС, уд/мин Мо, с АМо, % Дх ИН, усл. ед. ВПР ПАПР, усл. ед. ИВР, усл. ед К
До нагрузки 86,83 ± 5,80 После на- 73,0 13,10 0,68 ± 0,04 46,83 ± 5,60 0,79 ± 0,03 32,17 ± 1,76 0,25 ± 0,02 102,5 ±11,86 0,44 ± 0,15 59,82 ± 13,20 6,14 ± 0,89 66,16 ± 8,10 144,0 ± 5,30 4,05 ± 0,70 44,70 ± 4,70 93,3 ± 8,50 6,68 ± 0,18 7,42 ± 0,19
грузки
р < 0,02 р < 0,02 р < 0,05 р < 0,02 р < 0,05 р < 0,01 р < 0,01 р < 0,01
Таблица 2
Изменение гемодинамичсских показателей студентов при умственно-интеллектуальной нагрузке
Показатель АД., мм рт. ст. АДЛ, мм рт. ст. ПД, мм рт. ст. СДЦ, мм рт. ст. СО, мл МОК, л/мин е ЧД в 1 мин вик
До нагрузки После на- 115,0 ± 2,83 74,38 ± 1,75 38,13 ± 0,32 91,89 ± 1,85 107,0 ± 2,67 67,0 ± 2,10 35,0 ± 2,30 82,6 ± 2,20 57,4 ± 2,30 64,0 ± 1,6 52 ± 0,48 4,5 ± 0,81 4,09 ± 0,35 3,50 ± 0,19 22,0 ± 0,90 19,8 ± 0,80 7,19 ± 5,75 8,71 ± 7,42
грузки р < 0,05 р < 0,01 р< 0,2 р < 0,01 р < 0,05 р < 0,02 /><0,1 р < 0,05 Р< 0,5
-56-
ние напряжения функциональных систем организма и как следствие — развитие утомления. А. К. Мортаги и соавт. [12] также отмечали понижение работоспособности испытуемых после выполнения ими различных психофизиологических тестов. Согласно данным М. М. Безруких и соавт. [3], к концу 20-минутного письма имеет место удлинение периодов сердечного ритма. Количественные и качественные изменения ритма сердца в экстремальных ситуациях определяются не только состоянием миокарда, но и целостным характером реакции организма, особенностями межсистемных связей, реализующихся в динамике конкретных физиологических процессов.
В период напряженной работы, в том числе умственной, создается функциональная система, объединяющая высшие нервные центры, осуществляющие непосредственную работу, и вегетативные центры, регулирующие обеспечение эффективности умственной деятельности. Подтверждением последнего являются наблюдаемые нами синхронные изменения нервных, кардио- и гемодинамиче-ских показателей студентов. Понижение интегральных характеристик ритма сердца является также, согласно литературным данным, проявлением собранности и волевого усилия, обусловленных эмоциональным напряжением [10, 11].
Таким образом, полученные нами данные подтверждают предположение, что экзаменационное психоэмоциональное напряжение и каждодневная учебная нагрузка не являются единственными причинами наблюдаемого в последние годы роста заболеваемости среди студентов. Немаловажную роль в формировании патологии играет и широкое использование в учебном процессе компьютерной техники и программ.
Литература
1. Адрианов В. В., Василюк Н. А. // Физиол. человека.
- 2001. - Т. 27, № 4. - С. 50-55.
2. Баевский Р. М., Кириллов И. О., Клацкин 3. С. Математический анализ сердечного ритма при стрессе. — М., 1984.
3. Безруких М. М., Любомирский Л. Е. // Физиология развития ребенка: теоретические и прикладные аспекты. - М., 2000.
4. Геворкян Э. С.. Даян А. В., Минасян С. М. и др. // Гиг. и сан. - 2002. - № 3. - С. 41-45.
5. Геворкян Э. С., Даян А. В., Адамян Ц. И. и др. // Журн. высш. нервн. деят. — 2003. — Т. 53, № 1. — С. 46-50.
6. Григорян В. Г., Аракелян А. Н., Агабабян А. Р. // Журн. высш. нервн. деят. — 2001. — Т. 51, № 2. — С. 95-98.
7. Казаков М. И., Британова В. В. // Физиол. человека.
- 1991.-Т. 17, №5. -С. 56.
8. Навакатикян А. О., Крыжановская В. В. Возрастная работоспособность лиц умственного труда. — Киев, 1979.
9. Нидеккер И. Г., Федоров Е. М. // Физиол. человека.
- 1993. - Т. 19, № 3. - С. 80.
10. Федоров Б. М. // Физиол. человека. — 1997. — Т. 23, № 2. - С. 89.
11. Щербатых 10. В. // Физиол. человека. — 2000. — Т. 26, № 5. - С. 151.
12. Mortagy А. К. Efiests of Work/Rest Schedules on Monitoring Performance in the Reat. Center of Biotechnology and Human Performance. — 1971.
Поступила 16.06.04
Summary. The paper shows psychological and cardiac hemodynamic changes in students performing an hour mental test of a program on a computer. There are synchronous reductions in the magnitude of cardiac hemodynamic indices and in the activity of the sympathetic pattern of cardiac rhythm regulation in the examinees.
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 20С5 УДК 613.95:796
Н. А. Голубкина, В. И. Шпанов, Н. В. Донцов
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕТСКИХ СПОРТИВНО-ИГРОВЫХ ПЛОЩАДОК МОСКВЫ
Институт питания РАМН; ООО Вивана, Москва; Московский колледж управления и новых технологий
Детские спортивно-игровые площадки являются важнейшими объектами для активного отдыха детей и призваны обеспечивать поддержание здоровья молодого поколения. Особое значение такие площадки имеют в крупных городах, где территории активного отдыха детей крайне ограничены, а экологическая нагрузка на организм ребенка достигает критических значений.
Количество детских площадок в Москве постоянно растет, однако выбор их расположения, уровень озеленения, шума и качество конструкций далеко не всегда отвечают требованиям гигиенической безопасности. И если работ по оценке показателей здоровья детей школьного и дошкольного возраста в мегаполисах в научной литературе много, то оценка экологического состояния непосредственно детских спортивно-игровых площадок почти не проводится [4].
Целью настоящей работы явилась оценка гигиенического состояния детских спортивно-игровых площадок Москвы.
Для осуществления оценки были выбраны следующие показатели: наличие фактов вандализма на площадках (сломанные конструкции, бытовой мусор), близость гаражей, автостоянок и автомобильных дорог, уровень шума и степень озеленения.
Исследования были проведены на 292 площадках 9 административных округов Москвы в осенне-зимний период 2003—2004 гг. В каждом районе города выбирали случайным образом один микрорайон, в котором описывали по вышеуказанным показателям все имеющиеся в микрорайоне детские площадки. В Южном административном округе (ЮАО) скрининг осуществлен на большем количестве объектов (190 детских площадок) благодаря участию в работе студентов. Для сравнения исследовалось гигиеническое состояние 16 детских площадок Московской области: Видное, Щербинка, Люберцы, а также населенных пунктов Рузского и Можайского районов.
Для количественной оценки уровня загрязнения московских детских площадок по сравнению с
