CC BY
110
ХАРАКТЕР ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У МАЛЬЧИКОВ И ДЕВОЧЕК 15-16 ЛЕТ В ПОКОЕ И В ПРОЦЕССЕ РАБОТЫ ЗА КОМПЬЮТЕРОМ
М.М. Безруких, Ю.Н. Комкова1, С.Б. Догадкина Институт возрастной физиологии РАО, Москва
Изучены особенности вариабельности сердечного ритма (ВРС) у мальчиков и девочек 15-16 лет в процессе тестовой работы на компьютере. Отсутствие значимых половых различий в покое и в процессе работы свидетельствует о сходстве реакции на нагрузку у мальчиков и девочек. Отмечено, что тип регуляции сердечного ритма (СР) определяет некоторые особенности реакции у мальчиков и девочек.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма (ВРС), работа на компьютере, старший подростковый возраст, половые различия.
Vegetative neural regulation of heart rate in 15-16 year old boys and girls at rest and while working on the computer. We studied the peculiarities of heart rate variability (HRV) in 15-16year old boys and girls when working on the computer. The absence of significant gender differences between indices at rest and while working on the computer can be interpreted as similar reactions to work in boys and girls. It is noted that the type of heart rate (HR) regulation determines certain peculiarities of reaction in boys and girls.
Key words: heart rate variability (HRV), work on the computer, late teens, gender differences
Анализ вариабельности ритма сердца (ВРС) позволяет провести дифференцированную оценку вегетативных реакций подростков в процессе деятельности [15].
Исследователями отмечается, что к 15-летнему возрасту происходит усиление тонуса парасимпатической нервной системы, и, возможно, вследствие этого относительное снижение тонуса симпатической регуляции [1], к 16-17 годам вегетативная регуляция сердечно-сосудистой системы у подростков характеризуется переходом от преобладания парасимпатических влияний к сбалансированному функционированию звеньев вегетативной нервной системы [13, 20]. Есть исследования, свидетельствующие о преобладании активности парасимпатической нервной системы у девочек 15-16 лет. У них отмечены большие абсолютные значения очень низкочастотного (VLF) и высокочастотного (HF) показателей спектра, а также выявлен высокий показатель максимальной продолжительности RR-интервалов (RRmax), по сравнению с мальчиками [28]. Однако, в исследовании [13] показано, что в 13,14 и 16 лет общая мощность спектра у мальчиков выше, чем у девочек. В то же время, ряд исследований указывает на отсутствие половых различий в структуре ВРС у детей 15-16 лет [3, 8, 12, 15]. Противоречивость данных о половых различиях в структуре ВРС у детей 15-16 лет требует дополнительного исследования и анализа.
Одна из актуальных задач, решаемых рядом исследователей, - оценка влияния работы за компьютером на функциональное состояние организма, где в
Контакты: 1 Комкова Ю.Н. - E-mail: [email protected]
качестве главного маркера используются изменения вегетативного баланса с применением анализа ВРС [23, 26]. Исследования, посвященные изучению реакции детей подросткового возраста на работу за компьютером, фрагментарны и затрагивают в основном влияние компьютерных игр [26].
Задачей настоящего исследования было изучение характера вегетативной нервной регуляции сердечного ритма в процессе тестовой работы за компьютером у мальчиков и девочек 15-16 лет.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Регистрация ЭКГ проводилась во втором стандартном отведении с помощью прибора "Поли-Спектр-12" фирмы НЕЙРОСОФТ (Иваново). Запись ЭКГ осуществлялась в положении исследуемого сидя до работы (в состоянии покоя) за компьютером, на 4-9-й минуте в процессе работы на компьютере и спустя 3-5 минут после окончания работы, в первой половине дня.
Для изучения автономной нервной регуляции сердечного ритма использовался метод временного и спектрального анализа вариабельности сердечного ритма [29].
Временной метод анализа ВРС включал измерение следующих показателей:
КЯМЫ~, мс - средняя длительность интервалов КЯ, которая отражает результат регуляторных влияний на синусовый ритм, сложившегося баланса между парасимпатическим и симпатическим отделами автономной нервной системы [11];
8БМЫ", мс - стандартное отклонение величин нормальных интервалов КЯ за рассматриваемый временной отрезок. Показатель является интегральным показателем ВРС, зависит от влияния на синусовый узел симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы. Уменьшение или увеличение этого показателя свидетельствует о смещении вегетативного баланса в сторону преобладания одного из отделов [2, 11];
ЯМ88Б, мс - квадратный корень из суммы квадратов разностей величин последовательных интервалов NN [2, 11];
pNN5o, % - процент NN0 (NN0- 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 ЯМ88Б и pNN50 определяются преимущественно влиянием парасимпатического отдела автономной нервной системы и являются отражением синусовой аритмии, связанной с дыханием [11];
СУ,% - коэффициент вариации (CV=SDNN/RRNN*100%), отражающий смещение вегетативного баланса в сторону преобладания одного из отделов вегетативной нервной системы [11];
Спектральный метод анализа ВРС позволяет обнаружить различные частотные составляющие колебаний ритма сердца и количественно оценить их вклад в динамику ритма. В норме у человека в спектре ритма (при анализе 5 минутных записей ЭКГ) присутствуют три основных спектральных составляющих, или пика:
Высокочастотные колебания (ИР (мс2, п.и., %)) - 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 [11, 25];
Низкочастотные колебания - (ЬБ (мс2,п.и.,%)) - мощность спектра в диапазоне 0,04-0,15Гц, которые могут быть обусловлены как периодически возникающими вспышками симпатической вазомоторной активности (собственный ритм со-судвигательного центра), так и колебания ритма АД, реализуемого через барорефлекторные механизмы [11, 25];
Очень низкочастотные колебания - (УЬР (мс2, %)) - мощность спектра в диапазоне 0,003-0,04 Гц, которые характеризуют влияние высших вегетативных центров на сердечно-сосудистый подкорковый центр [22].
Общая мощность спектра в диапазоне от 0,003 до 0,4 Гц или полный спектр частот, характеризующих ВРС (ТР(мс2)), отражает суммарную активность вегетативного воздействия на сердечный ритм [2, 11];
Для оценки баланса симпатических и парасимпатических влияний в автономную регуляцию сердечного ритма использовалось отношение низкочастотной составляющей спектра к высокочастотной (ЬР/ИБ) [11, 25].
В дальнейшем показатели ВРС мы будем обозначать следующим образом: временные - 8БМЫ, ЯМ88Б, рМЫ50, СУ; спектральные - ИБмс2, ИБпи, ИБ%, ЬБмс2, ЬБпи, ЬБ%, УЬБмс2, УЬБ%, ТР.
Тестовое задание, по которому оценивалась реакция в процессе работы на компьютере заключалась в выполнении компьютеризированного буквенного теста в течение 10 минут [18].
Статистическую обработку данных проводили с использованием 1-критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Деятельность такой лабильной системы, как сердечно - сосудистая система, чаще всего становится фактором, лимитирующим развитие приспособительных реакций организма в процессе его адаптации к условиям обучения и воспитания [10]. Изучение вариабельности сердечного ритма у мальчиков и девочек выявило ряд особенностей в значениях исследуемых показателей, особенно в процессе работы на компьютере.
По данным временного и спектрального анализа ВРС в состоянии покоя до работы за компьютером не были выявлены значимые половые различия, что согласуется с результатами других исследований и может быть связано со стабилизацией в 15-16 лет регуляции СР, завершением адаптационных перестроек и формированием оптимальной регуляции к этому этапу онтогенеза [1, 3, 8, 12, 13, 15].
В процессе работы на компьютере у мальчиков и девочек также отмечена однотипная реакция. Так, у мальчиков в процесе работы на компьютере, по сравнению с исходным состоянием, по данным временного анализа отмечается снижение только показателя КЯМЫ (1(52)=3.733, р=0,0001) (табл. 1).
Это показывает, что мальчики не испытывают существенного напряжения в процессе работы на компьютере, что, по-видимому, свидетельствует о хорошей адаптации к этому виду деятельности при кратковременной нагрузке.
Временной анализ данных ВРС у девочек также выявил достоверное снижение показателей ЯЯМЫ (1(61)=6.292, р=0,0001) и рМЫ50 (1(61)=3.574, р=0,001), что отражает снижение активности парасимпатической и повышение активности симпатической нервной системы в процессе работы на компьютере (табл. 1).
Показатели вариабельности сердечного ритма у мальчиков и девочек (М±т)
Показатели Группа/ период исследования
1 группа (п=56) 2 группа (п=65)
Исх.сост. Нагр. После нагрузки Исх.сост. Нагр. После нагрузки
1 RRNN 751.88 723.02* 742.50* 736.92 700.25* 724.86*#
Временные характери стики ±16.42 ±13.55 ±15.00 ±12.16 ±10.90 ±11.36
SDNN 58.89 59.38 61.64 60.29 57.72 63.68
±3.12 ±3.37 ±3.24 ±2.85 ±3.83 ±4.29
RMSSD 49.91 50.88 46.34 48.95 51.11 47.49
±3.85 ±4.65 ±3.71 ±3.58 ±5.63 ±4.35
pNN50 21.42 18.72 18.03* 22.364 15.96* 19.47*#
±2.49 ±2.46 ±2.28 ±2.56 ±1.94 ±2.08
7.76 8.30 8.28* 8.07 8.14 8.22
±0.34 ±0.45 ±0.36 ±0.31 ±0.54 ±0.36
LF/HF 1.68 1.86 2.43*# 1.56 1.91 1.94*
±0.18 ±0.19 ±0.24 ±0.12 ±0.21 ±0.17
TP 4763.71 4897.43 5319.70 5055.83 4803.86 5968.52
±462.58 ±518.79 ±570.62 ±434.25 ±580.36 ±898.74
Спектральные характеристики VLFмс2 1550.48 1704.39 1748.57 1662.57 1344.08* 1557.00
±141.78 ±182.76 ±206.39 ±142.88 ±115.41 ±136.81
LF мс2 1656.05 ±159.63 1672.66 ±150.32 2100.02*# ±191.14 1671.28 ±152.37 1669.32 ±176.18 2286.32*# ±279.42
ОТ мс2 1557.30 ±221.34 1520.54 ±270.87 1471.21 ±251.61 1721.91 ±226.30 1790.48 ±348.21 2125.25 ±537.73
LF nu 56.18 57.75 64.06*# 55.57 57.48 60.27*
±2.08 ±2.15 ±2.16 ±2.02 ±1.98 ±1.79
ИТлц. 43.82 42.25 35.94*# 44.43 42.51 39.73*
±2.08 ±2.15 ±2.16 ±2.02 ±1.98 ±1.79
VLF % 34.57 35.88 34.07 35.68 33.22 30.83
±1.58 ±1.90 ±1.56 ±1.57 ±1.66 ±1.42
LF % 36.57 37.02 41.84*# 34.89 38.20* 41.18*
±1.62 ±1.59 ±1.68 ±1.36 ±1.65 ±1.46
ОТ % 28.91 27.09 24.04* 29.32 28.63 27.85
±1.59 ±1.79 ±1.63 ±1.68 ±1.69 ±1.53
Примечания: исх.сост. - исходное состояние, нагр. - нагрузка (работа на ком-
пьютере), : *— значимые различия показателей по сравнению с исходным состоянием, # - по сравнению с нагрузкой (при р< 0,05) по ґ-критерию Стъюдента.
Остальные показатели временного анализа ВРС значимо не изменяются. Кроме того, по данным спектрального анализа, у них отмечается снижение очень низкочастотного показателя VLFмс2 0(61)=2.379, p=0,021) и повышение показателя низкочастотного компонента спектра LF% ^(60)=-2.745, p=0,008), что закономерно отражается на симпатико-парасимпатикотоническом балансе, повышая влияние симпатической нервной системы на СР (^61)=-2.375, p=0,021). Подобная реакция на нагрузку отмечается и другими исследователями. Так, ряд авторов
полагают, что умственное напряжение приводит к увеличению низкочастотных и уменьшению высокочастотных [25] компонентов спектра и/или увеличению отношения ЬР/НР. Полученные результаты свидетельствуют о более выраженной реакции у девочек, однако, эта реакция вполне адекватна предъявляемой нагрузке [27].
Наблюдаемый рост активности симпатической нервной системы у девочек в процессе работы на компьютере можно рассматривать как проявление адекватной реакции на нагрузку. Адекватной реакцией в процессе работы за компьютером мы считаем повышение активности симпатической и снижение - парасимпатической нервной системы.
После работы за компьютером в группе мальчиков и девочек не все временные и спектральные характеристики ВРС возвращаются к исходному уровню активации, что проявляется в сохранении активности симпатической нервной системы и может свидетельствовать о том, что 10-минутная работа на компьютере вызывает вегетативную реакцию (табл. 1).
Известно, что существуют индивидуальные особенности регуляции сердечного ритма (разные типы автономной нервной регуляции), определяющие и разный характер реакции на нагрузку [3,13,15] поэтому мы провели дифференцированный анализ реакции мальчиков и девочек на тестовую работу за компьютером в зависимости от типа вегетативной регуляции СР.
Анализ графика рассеянья переменной ЬР/НР в нашем исследовании показал, что он имеет нормальное распределение, и это позволило разделить детей на группы по типу автономной нервной регуляции СР. При этом, мы основывались на данных спектрального анализа ритма сердца с учетом значений показателей мощностей спектров ВРС в отдельных частотных диапазонах и значений показателя симпато-парасимпатического баланса - ЬР/НР (ЬР/НР < 0,5 - парасимпатический тип автономной нервной регуляции СР; 0,5 < ЬР/НР < 1,5 - сбалансированный тип автономной нервной регуляции СР; ЬР/НР > 1,5 - симпатический тип автономной нервной регуляции СР). Временной и спектральный анализ ВРС у мальчиков и девочек с разными типами автономной нервной регуляции СР, который показал ряд интересных закономерностей (табл. 2, 3).
Так, в процессе работы на компьютере у мальчиков 1 группы ("ваготоники") по данным временного анализа, отмечается уменьшение влияния парасимпатической нервной системы, что проявляется в снижении значений показателей ИЯМЫ (1(17)=2.592, р=0,019) и (г(17)=3.100, р=0,006) (табл. 2).
Данные спектрального анализа ВРС также показывают снижение активности парасимпатической нервной системы: повышаются значения низкочастотных компонентов спектра: ЬРпи (1(17)=-4.382, р=0,0001), ЬР% (1(17)=-5.102, р=0,0001) и снижаются значения высокочастных показателей спектра - НРпи (1(17)= 4.382, р=0,0001), НР% (1(17)=2.499, р=0,025). Эти изменения закономерно отражаются на симпато-парасимпатическом балансе ЬР/НР (1(17)=-4.618, р=0,0001), повышая влияние симпатической нервной системы на СР (табл. 2). Эта реакция у мальчиков с преобладанием парасимпатических влияний на СР (снижение активности парасимпатической нервной системы и изменение баланса в сторону симпатической нервной системы) типична для напряженных ситуаций [16].
Таблица2
Показатели вариабельности сердечного ритма у мальчиков 15-16 лет с разными типами автономной нервной регуляции СР (М±т)
Показатели Группа/ период исследования
1 группа(п=23) II (п а( уп р г 2 15) 3 группа(п=24)
Исх. сост. Нагр. После нагрузки Исх. сост. Нагр. После нагрузки Исх. сост. Нагр. После нагрузки
Временные характеристики 812.67 ±30.27 763.3* ±24.11 796.67 ±29.65 741.19 ±22.62 714.4* ±21.79 728.25 ±21.63 685.84 ±22.06 673.11 ±17.62 681.63 ±15.27
67.83 ±5.28 64.39 ±5.11 69.83 ±6.36 58.63 ±5.50 51.69 ±4.06 58.00 ±6.17 46.42 ±3.43 52.26 ±3.74 53.05 ±2.86
ЯМ88Б 62.11 ±5.28 54.28 ±5.39 59.00 ±7.50 48.13 ±6.71 36.13* ±4.21 43.56 ±6.61 35.63 ±5.67 46.00* ±6.32 32.37* ±2.39
р_Ж50 34.20 ±4.28 24.72* ±3.86 26.98* ±4.53 19.073 ±3.55 14.65 ±3.68 14.34 ±3.03 8.63 ±2.09 12.55 ±3.76 8.95 ±1.66
СУ 8.43 ±0.63 8.42 ±0.60 8.82 ±0.77 7.90 ±0.68 6.96 ±0.51 8.05 ±0.72 6.72 ±0.44 8.29 ±0.60 7.76* ±0.40
ЬГ/ОТ 0.66 ±0.05 1.20* ±0.12 1.3* ±0.18 1.27 ±0.04 1.86* ±0.25 2.08* ±0.31 2.92 ±0.33 2.72 ±0.41 3.85# ±0.44
ТР 5814.11 ±925.10 5459.22 ±762.97 6415.94 ±113980 4673.00 ±756.91 3798.06 ±490.85 4855.56 ±1186.43 3239.63 ±402.35 3813.00 ±466.26 4090.58 ±439.08
Спектральные характеристики УЬГмс2 2010.61 ±297.69 1957.83 ±348.41 2054.67 ±330.22 1455.44 ±195.38 1707.81 ±283.55 1892.88 ±552.62 1066.26 ±183.92 1171.47 ±152.36 1252.84 ±180.36
ЬГ мс2 1513.6 ±300.13 1768.83 ±256.07 2153.39* ±398.04 1802.81 ±374.48 1246.00 ±188.59 1713.44 ±317.43 1513.53 ±183.34 1657.68# ±157.37 2176.26* ±234.45
ОТ мс2 2289.89 ±387.43 1732.83 ±301.39 2208.17 ±585.40 1414.94 ±282.66 844.31* ±161.37 1249.38 ±371.97 659.95 ±111.63 984.00 ±252.81 661.47 ±90.42
ЬГ пи 39.64 ±1.86 51.92* ±2.52 52.63* ±3.19 56.04 ±0.72 61.49 ±3.33 64.03* ±3.47 71.72 ±1.91 64.97 ±3.71 76.41# ±2.16
ОТпи. 60.36 ±1.86 48.08* ±2.52 47.37* ±3.19 43.96 ±0.72 38.51 ±3.33 35.98* ±3.47 28.280 ±1.91 35.03 ±3.71 23.59# ±2.16
УЬГ % 35.83 ±2.66 35.94 ±3.53 35.67 ±2.89 35.31 ±3.51 44.00* ±3.58 38.63 ±3.38 33.21 ±2.57 30.95 ±2.31 30.00 ±1.99
ЬГ % 24.89 ±1.34 32.94* ±1.82 33.67* ±2.15 36.25 ±2.05 33.94 ±2.87 37.94 ±2.26 47.68 ±2.00 46.11 ±2.32 53.16*# ±2.09
от % 39.39 ±2.21 31.33* ±2.75 30.72* ±2.75 28.38 ±1.58 21.81* ±2.16 23.38 ±2.94 19.16 ±1.66 22.89 ±2.55 16.79* ±1.77
Примечание:1 группа - дети с ваготоническим типом регуляции СР, 2 группа - дети с нормотоническим типом регуляции СР; 3 группа - дети с параимпатикотоническим типом регуляции СР; исх.сост. - исходное состояние, нагр. - нагрузка (работа на компьютере); *-значимые различия показателей по сравнению с исходным состоянием (р< 0,05)
У мальчиков со сбалансированным типом регуляции СР (2 группа) в процессе работы на компьютере по данным временного анализа, как и в 1 группе, наблюдается снижение активности парасимпатической нервной системы. Так, отмечается снижение значений временных характеристик - ЯШМЫ (1(15)=2.642, р=0,018) и Ш^Б (г(15)=2.346, р=0,033) (табл.2).
Показатели вариабельности сердечного ритма у девочек 15-16 лет с разными
типами автономной нервной регуляции СР (М±т)
Показатели Группа/ период исследования
1 группа^=23) 2 группа^^Э) 3 группа^=24)
Исх.сост. Нагр. После нагрузки Исх.сост. Нагр. После нагрузки Исх.сост. Нагр. После нагрузки
5 6 о н а я & - я 5 * ^ з £ А и <и ё & М RRNN 796.96 ±21.46 746.35* ±20.49 783.57# ±21.61 724.80 ±22.40 685.20* ±17.64 700.93* ±16.77 692.83 ±15.40 665.67* ±15.16 682.79 ±13.74
SDNN 72.96 ±4.85 63.83 ±4.55 69.30 ±4.39 63.87 ±5.84 48.47* ±4.37 56.87# ±4.51 46.13 ±3.30 50.88 ±7.09 49.63 ±2.82
RMSSD 70.57 ±6.34 55.83 ±5.33 61.13* ±5.40 48.33 ±6.50 37.07 ±3.76 37.27 ±3.33 29.46 ±2.64 44.25 ±11.06 31.33 ±2.27
p_NN50 41.205 ±3.97 27.03* ±3.70 34.27* ±3.47 18.63 ±3.87 12.45* ±2.71 12.79 ±1.96 7.911 ±2.10 7.21 ±1.91 8.86 ±1.98
9.10 ±0.52 8.16 ±0.50 8.57 ±0.48 8.75 ±0.67 7.00* ±0.52 7.92* ±0.52 6.58 ±0.38 7.78 ±1.03 7.25 ±0.38
LF/HF 0.63 ±0.05 0.83* ±0.06 1.03* ±0.11 1.27 ±0.05 1.93 ±0.37 2.09* ±0.27 2.56 ±0.16 3.04 ±0.42 2.85 ±0.33
TP 6684.6 ±809.55 5388.35 ±702.60 6137.26 ±668.18 5609.87 ±925.90 3433.60* ±582.15 4742.13# ±651.03 3190.00 ±465.71 4084.13 ±1060.53 3695.96 ±438.56
Спектральные характеристики VLFмс2 1828.83 ±189.99 1607.61 ±216.73 1686.91 ±201.57 2206.40 ±459.58 1159.67* ±172.44 1563.33 ±228.39 1163.00 ±138.32 1102.54 ±183.78 1139.04 ±145.67
LF мс2 1756.13 ±254.51 1625.57 ±243.15 2101.70 ±259.25 1875.93 ±317.68 1406.40* ±295.70 2051.53# ±293.80 1417.13 ±267.69 1605.96 ±321.38 1827.50* ±287.69
ОТ мс2 3099.70 ±473.45 2155.09 ±336.71 2348.78* ±323.66 1527.60 ±288.66 867.60* ±152.85 1127.33 ±194.95 609.71 ±107.43 1375.75 ±637.00 729.38 ±95.37
LF nu 37.33 ±1.979 46.25* ±2.61 49.10* ±2.42 56.01 ±0.95 61.27* ±3.05 63.98* ±2.65 71.31 ±1.19 67.10 ±3.03 69.72 ±2.24
HFnu. 62.67 ±1.98 53.75* ±2.61 50.90* ±2.42 43.99 ±0.95 38.73* ±3.05 36.02* ±2.65 28.69 ±1.19 32.90 ±3.03 30.28 ±2.24
VLF % 30.09 ±2.49 32.52 ±2.72 29.04 ±2.07 38.93 ±3.20 36.07 ±2.45 33.27 ±2.16 39.08 ±2.59 33.54 ±3.23 32.33* ±2.75
LF % 25.91 ±1.59 29.96* ±1.70 34.26* ±1.75 34.13 ±1.84 39.00 ±2.44 43.27* ±2.30 42.92 ±1.91 46.13 ±3.10 47.67* ±2.57
HF % 43.87 ±2.10 37.57* ±1.87 36.61* ±1.95 26.93 ±1.57 24.93 ±2.35 23.20 ±1.69 17.88 ±1.11 20.42 ±2.68 19.88 ±1.61
Примечание: 1 группа - дети с ваготоническим типом регуляции СР, 2 группа
- дети с нормотоническим типом регуляции СР; 3 группа - дети с парасимпати-
котоническим типом регуляции СР; исх.сост. - исходное состояние, нагр. - нагрузка (работа на компьютере); *- значимые различия показателей по сравнению с исходным состоянием (р< 0,05).
По данным спектрального анализа выявлено значимое изменение высокочастотных показателей спектра: ОТмс2 ^(15)=2.900, p=0,011), ОТш 0(15)=1.864, p=0,082), ОТ% (^15)=3.165, p=0,006) в сторону их снижения. На фоне этих изменений отмечается рост показателя симпато - парасимпатического баланса LF/HF ^(15)=-2.541, р=0,023), что также свидетельствует о снижении активности пара-
симпатической нервной системы в процессе работы на компьютере у мальчиков 2 группы. Преобладание симпатической настройки обеспечивает активное состояние организма [19].
Все это свидетельствует о том, что даже 10-минутная нагрузка вызывает четкую вегетативную реакцию у мальчиков с нормотоническим типом регуляции СР и подтверждает результаты исследования, где у студентов с нормотоническим индексом напряжения (ИН) во время работы с электронным учебником в течение часового промежутка, отмечаются наиболее интенсивные изменения процессов вегетативной регуляции [7].
Кроме того, у мальчиков 2-ой группы выявлено повышение очень низкочастотного показателя спектра VLF% (1(15)=-2.435, р=0,028), что мы не наблюдаем у мальчиков 1-ой группы (табл.2). Рост очень низкочастотного компонента спектра (VLF) отмечен у мальчиков 12-15 лет при видеоигре с элементами насилия и аг-ресси [26].
Следует заметить, что природа VLF-колебаний в настоящее время остается дисскусионной темой исследований многих физиологов. Так, ряд исследователей [2, 11, 22] высказывают предположение, что сверхнизкочасточные колебания характеризуют влияние высших вегетативных центров на сердечно-сосудистый подкорковый центр, отражают состояние нейрогуморального и метаболического уровня регуляции. Показано, что усиление гуморально-метаболических влияний у мальчиков отмечается от 11 к 16 годам, а у девочек от 10 к 17 годам [13]. Кроме того, замечено что длительность сердечного цикла у юношей 16-17 лет связана со всеми спектральными характеристиками, кроме величины очень низкочастотного компонента спектра (VLF), отражающей активность гуморального звена регуляции [20].
Предполагается, что активация надсегментарных (корково-лимбических) центров вегетативной регуляции играет важную роль в формировании колебаний ритма сердца в VLF диапазоне при эмоциональном и невротическом возбуждении, отмечая, что источником чрезмерного эмоционального возбуждения и перенапряжения служат индивидуальные характеристики обследуемых, а не уровень психической нагрузки [9].
Данные о природе сверхнизкочастотного компонента спектра противоречивы и показывают, что этот вопрос требует дополнительного исследования. По-видимому, отмеченный нами рост VLF - компонента спектра у мальчиков 2-ой группы не может свидетельствовать об уровне напряжения, и тем более об усилении парасимпатических влияний на СР.
У мальчиков с преобладанием симпатических влияний на СР (3 группа), отмечено повышение активности парасимпатической нервной системы в процессе работы на компьютере. Так, по данным временного анализа у них выявлено повышение показателей ИМ88Б (^18)=-2.288, р=0,034) и СУ 0(18)=-1.903, р=0,035) (табл.2). В то же время, результаты спектрального анализа не демонстрируют значимых изменений в процессе работы на компьютере (табл. 2). У испытуемых с высокой активностью симпатического отдела вегетативной нервной системы отмечена высокая работоспособность, они демонстрируют высокие результаты интеллектуальной деятельности и обучения [4]. Рост активности парасимпатической нервной системы у детей с преобладанием парасимпатических нервных влияний отмечается и другими исследователями [16]. После нагрузки у всех мальчиков по
данным временного и спектрального анализа ВРС не отмечено полного восстановления.
Временной и спектральный анализ ВРС в процессе работы на компьютере в зависимости от типа регуляции СР проведен и в группе девочек (табл. 3).
В процессе работы на компьютере в 1-ой группе девочек ("ваготоники") по данным временного анализа происходит уменьшение парасимпатических нервных влияний, что проявляется снижением значений следующих показателей: ИЯМЫ (К22)=4.316, р=0,0001) и рМ^о (1(22)=3.406, р=0,003) (табл. 3).
Данные спектрального анализа ВРС подтверждают снижение активности парасимпатической нервной системы Так, происходит повышение значений низкочастотных компонентов спектра: ЬБ пи (1(22)=-2.621, р=0,016), ЬБ% (1(22)=-2.087, р=0,049); и снижение значений высокочастных показателей спектра: НБмс2 (1(22)= 1.749, р=0,094, НБпи (1(22)=2.621, р=0,016), НР% (1(22)=2.507, р=0,020). Такие изменения закономерно отражаются на симпато-парасимпатическом балансе (ЬР/НБ, 1(22)=-3.565, р=0,002), смещая его в сторону повышения симпатических влияний на СР (табл. 3). Преобладание симпатических влияний и снижение воздействий парасимпатической нервной системы может быть связано с высокими значениями показателей внимания (объемом, распределяемостью, устойчивостью) [6]. Подобные изменения у девочек 1-ой группы, по-видимому, свидетельствует об отсутствии значительного напряжения в процессе работы на компьютере в этой группе и адекватной реакции на нагрузку.
У девочек с нормотоническим типом регуляции СР (2 группа) в процессе работы на компьютере по данным временного анализа происходит снижение практически всех показателей: ЗБМЫ (1(14)=4.645, р=0,0001), рММ50 (1(14)=2.757, р=0,015), ЯКШ (К14)=3.916, р=0,002), СУ (г(14)=3.967, р=0,001), что свидетельствует о снижении активности парасимпатической нервной системы и их адекватной реакции на нагрузку (табл. 3).
Данные спектрального анализа также демонстрируют значимое снижение влияния парасимпатической нервной системы. Отмечено снижение высокочастотного НБ мс2 (1(14)=2.969, р=0,010), низкочастотного ЬБмс2 (1(14)=2.353, р=0,034) и очень низкочастотного УЬБ мс2 (1(14)=2.691, р=0,018) показателей спектра, за счет чего общая мощность спектра также снижается ТР (1(14)=3.672, р=0,003) (табл. 3).
Считается, что снижение абсолютной мощности спектральных показателей СР при умственной нагрузке может свидетельствовать об уменьшении центральных влияний на работу сердца в стрессорных условиях [24], а снижение низкочастотных колебаний спектра в процессе работы на компьютере у девочек 2 группы, возможно, связано с состоянием внутренней сосредоточенности, направленной на переработку имеющейся информации [21].
У девочек с симпатотоническим типом регуляции СР (3 группа) в процессе работы на компьютере отмечено некоторое снижение активности парасимпатической нервной системы - ниже исходных значений показатель КИМЫ (1(23)=2.949, р=0,007) (табл. 3). При этом не выявлены изменения показателей по данным спектрального анализа СР, т.е у девочек этой группы не отмечается выраженная реакция на нагрузку.
После работы за компьютером у девочек выявлена одинаковая вегетативная реакция, свидетельствующая о повышении активности симпатической нервной системы и отсутствии полного восстановления.
Качественный анализ результатов теста в процессе работы за компьютером не показал существенных различий между мальчиками и девочками с разным типом регуляции СР. Качество работы оценивалось по показателям зависимости числа ошибок от скорости просмотра знаков [18]. Анализировалась динамика показателя числа ошибок по циклам: на 1-ом скорость предъявления рядов букв постепенно возрастает, тогда как на 2-ом цикле предлагалось выполнить тест на константность предельной скорости.
Характер качества работы на 1-ом этапе практически одинаков у мальчиков и девочек и не имеет существенных отличий у детей с разными типами регуляции СР (незначительный рост числа ошибок от 1-го к 5-ому циклу и постепенный рост числа ошибок от 5-го к 10-ому циклу), за исключение детей с преобладанием симпатических влияний на СР, где на 6-ом цикле число ошибок значимо выше в группе мальчиков (р<0.05), по сравнению с девочками.
Для 2-ого этапа 10-буквенного теста характерно колебание между 5 и 6 ошибками у всех детей. Однако, при предъявлении букв на максимальной скорости отмечается более низкий порог умственной работоспособности у девочек, однако, эти различия не значимы, по сравнению с показателем мальчиков (р<0.05). Качество непродолжительной работы за компьютером, по-видимому, определяется не функциональными особенностями и возможностями обеспечения деятельности, а когнитивными возможностями и стратегией этой деятельности, качество выполняемого теста в значительной степени определяется сформирован-ностью механизмов концентрации внимания и произвольной регуляции деятельности, которые сформированы у 15-16-летних подростков [17].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Тестовая работа мальчиков за компьютером позволила выявить ряд различий в реакции на нагрузку между детьми с разными типами автономной нервной регуляции СР.
Так, у мальчиков с парасимпатикотоническим (1 группа) и нормотоническим (2 группа) типами регуляции СР выявлено снижение активности парасимпатической и повышение активации симпатической нервной системы при выполнении тестового задания, что свидетельствует об адекватной реакции на нагрузку.
Однако, среди мальчиков с нормотоническим типом регуляции СР в процессе работы на компьютере отмечается повышение очень низкочастотного компонента спектра (УЬБ%), что может свидетельствовать о большем напряжении при нагрузке, по сравнению с подростками 1 группы.
Среди мальчиков с преобладанием симпатических влияний на СР (3 группа) отмечается повышение активности парасимпатической нервной системы по данным временного анализа ВРС, в то же время спектральные характеристики по сравнению с исходным состоянием не изменяются.
Таким образом, среди мальчиков адекватную реакцию на нагрузку (рост активности симпатической и снижение - парасимпатической нервной системы) показывают дети с преобладанием парасимпатикотонических влияний на СР, что свидетельствует о наиболее выраженной адаптивной реакции у испытуемых с ваготоническим типом регуляции, и подтверждает данные ряда авторов [5, 23].
После работы за компьютером, по данным временного и спектрального анализа ВРС, у мальчиков ни в одной из 3-х групп не отмечено восстановления, т.е. даже 10-минутная работа за компьютером дает четкую вегетативную реакцию.
Значимые изменения показателей ВРС в процессе работы на компьютере отмечены во всех 3-х группах у девочек, причем они выражены не одинаково и зависят от типа регуляции СР, что согласуется с результатами других исследований
[7, 16].
Так, в 1-ой и 2-ой группах девочек отмечается значимое снижение активности парасимпатической нервной системы и повышение активности симпатической нервной системы, что свидетельствует об адекватной реакции на нагрузку. Причем после работы за компьютером мы наблюдаем сохранение влияния симпатической нервной системы.
Среди детей с симпатотоническим типом регуляции СР (3 группа) в процессе работы на компьютере значимые изменения происходят только в значениях показателя ИЯМЫ - в сторону снижения активности парасимпатической нервной системы. Отсутствие существенных изменений в структуре ВРС у девочек этой группы в процессе работы на компьютере может свидетельствовать об отсутствии выраженной реакции на нагрузку.
Это подтверждается практически полным возвращением показателей СР к исходному уровню после выполнения тестового задания за компьютером.
Все девочки показывают адекватную реакцию на нагрузку, что по-видимому, связано с завершением формирования механизмов регуляции ритма сердца у девочек к 15-16-летнему возрасту [13], а к 16-17 годам устанавливаются оптимальные соотношения принципов автономности и централизации управления сердечным ритмом [1]. Обнаруженные нами особенности у школьников 14-16 лет указывают на различную степень созревания регулирующих систем у мальчиков и девочек одного календарного возраста [14]. При этом практически полное восстановление наблюдается в 3-ей группе девочек. Кроме того, при предъявлении букв на максимальной скорости на экране компьютера отмечается более низкий порог умственной работоспособности у девочек, однако эти различия не значимы, по сравнению с показателем мальчиков.
ВЫВОДЫ
1. Выполнение задачи за компьютером у подростков в значительной степени определяется типом регуляции СР. У детей с преобладанием парасимпатических влияний на СР отмечается повышение симпатических и снижение парасимпатических вегетативных нервных регуляторных влияний на деятельность сердца, при этом у мальчиков со сбалансированным типом регуляции СР, в отличие от девочек, отмечается большее напряжение в процессе работы за компьютером, однако значимых различий в выполнении теста не отмечено. В группе детей с преобладанием симпатических влияний на СР выраженная вегетативная реакция при выполнении нагрузки за компьютером отмечено также у мальчиков, по сравнению с девочками.
2. Отмеченные нами половые различия у детей старшего подросткового возраста с разным типом регуляции СР, показывают более зрелый тип регуляции СР у девочек, что проявляется в виде менее выраженной реакции на нагрузку и более быстром восстановлении.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Андреева Л.М. Реакция сердечно-сосудистой системы детей школьного возраста на умственную нагрузку // Актуальные проблемы адаптации детей
школьного возраста к умственным и физическим нагрузкам. Межвуз. сборник науч. трудов. - Челябинск,1989. - с. 69.
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. Галлеев А.Р. ВРС у здоровых детей в возрасте 6-16 лет / А.Р. Галлеев, Л.Н. Игишева, Э.М. Казин // Физиология человека. - 2002. - Т.28. - №4. -с. 54.
4. Данилова Н.Н. Психофизиология диагностики функциональных состояний.
- М: Изд-во МГУ.1992. -192 с.
5. Двоеносов В.Г Особенности функционального и психологического состояния студентов с различным вегетативным тонусом в условиях экзаменационного стресса // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2009. - Т. 151. кн. 3. - С. 255.
6. Коняева Л.В., Плотников Д.В. Соотношение показателей свойств зрительного внимания и состояния вегетативной нервной системы // Университетская наука: теория, практика, инновации. Сб. трудов 73-й научной конференции КГМУ сессии Центрально-Черноземного научного центра РАМН. Т. I. - Курск. 2008. - с. 54.
7. Кочурина Н.А., Медведев М.А., Земляков И.Ю. Адаптивные возможности студентов, использующих электронные средства обучения// Бюллетень СО РАМН. - №3 (117). - 2005. - с. 102.
8. Лукьянова И.В. Вариабелньость сердечного ритма у учащихся старших классов. Автореф. дис... канд. мед. наук. - Нижний Новгород, 2008. - 24 с.
9. Машин В. А. Психическая нагрузка, психическое напряжение и функциональное состояние операторов систем управления //Вопросы психологии. - 2007.
- № 6. - с. 86.
10. Меерсон Ф.З. Физиология адаптивных процессов. - М.: Наука,1986-154с.
11. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения / В.М. Михайлов.- Иваново: Иван. гос. мед. Академия, 2002. -290 с.
12. Назарененко С.Ю. Вариабельность сердечного ритма у подростков архангельской области: Автореф. дис. канд. мед.. наук. - Архангельск, 2007. - 19 с.
13. Никулина М.В. Вегетативная регуляция сердечной деятельности у детей и подростков: Дис. канд. биол. наук. - Архангельск, 2005. - 210 с.
14. Осколова М.К., Вульфсон И.Н., Куприянова О.О., и др. Особенности гемодинамики и структуры сердечного ритма здоровых школьников // Возрастные особенности физиологических систем детей и подростков. Тез. II конф. «Физиология развития человека». - М., 1985. - С 114.
15. Плышевская Е. В. Функциональные особенности сердечной деятельности школьников 15 - 16 лет: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Ярославль, 2003. -23 с.
16. Пономарева Т.А. Срочная адаптация системы кровообращения детей младшего школьного возраста к работе на компьютере: Автореф. дис. канд. биол. наук. - М.,2005. - с. 20
17. Развитие мозга и формирование познавательной деятельности ребенка/
Под ред. Д. А. Фарбер, М.М. Безруких. - М.: Изд-во МПСИ; Воронеж: Изд-во
НПО «МОДЭК», 2009. - 432с.
18. Сонькин В.В. Компьютерная система оценки умственной работоспособности // Мат-лы межд. конф. "Физиология развития человека". Секция 4. - М., Вердана, 2009. - С. 101-102.
19. Суворова В.В. Психофизиология стресса. - М.: Педагогика, 1975.-208 с.
20. Фатеев С. В. Динамика кровообращения у юношей - северян допризывного и призывного возраста: Автореф. дис. канд. биол. наук. - Архангельск. 2008.
- 19 с.
21. Флейшман А.Н. Медленные колебания гемодинамики. Теория, практическое применение в клинической медицине и профилактике. - Новосибирск: Наука, 1999. - 264 с.
22. Хаспекова Н.Б. Диагностическая информативность мониторирования вариабельности ритма сердца //Вестник аритмологии. - 2003. - № 32. - с. 15
23. Чернова И.Н. Оценка психоэмоционального напряжения человека - оператора по показателям вариабельности сердечного ритма: Автореф дис. канд. биол. наук. - М.,1991. - 24 с.
24. Щербатых Ю.В. Вегетативные проявления экзаменационного стресса: Автореф. дис. докт. биол. наук. - СПб. 2001. - 32 с.
25. Bemtson G. G., Cacioppo, J. T., Quigley, K. S. Autonomic determinism: The modes of autonomic control, the doctrine of autonomic space, and the laws of autonomic constraint//Psychological Review. - 1991. - V.98. - P. 459.
26. Ivarsson M., Anderson M., Akerstedt T., Lindblad F., Playing a violent television game affects heart rate variability// Foundation Acta Psdiatrica. - 2008.
27. 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.
28. Kepezenas А., Vilkas А., Varoneckas G. Influence of different-type physical loads on adolescents’ autonomic heart rate control// Journal of human kinetics. V 9. -2003. - P. 73.
29. 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.
