Изменение вегетативной регуляции сердечного ритма и уровня гормонов при умственной нагрузке у старших подростков Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

ИЗМЕНЕНИЕ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И УРОВНЯ ГОРМОНОВ ПРИ УМСТВЕННОЙ НАГРУЗКИЕ У СТАРШИХ ПОДРОСТКОВ

О.Н. Адамовская1, И.В. Ермакова, Н.Б. Сельверова ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Москва

Проведен анализ изменений показателей сердечно-сосудистой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем при срочной адаптации к умственной нагрузке у старших подростков на IV-V стадиях полового созревания. Установлено, что характер и выраженность изменений вариабельности ритма сердца и гормонов при выполнении обратного счета в уме зависит от возрастных, половых и, в большей степени, от индивидуальных особенностей. Выявлены два типа реакции: первая - повышение активности симпатической нервной системы без достоверного изменения уровня стресс-гормонов (группа А), вторая - повышение парасимпатической активности и концентрации ДГЭА (группа Б).

Ключевые слова: подростки, вариабельность ритма сердца, кортизол, де-гидроэпиандростерон, умственная нагрузка, срочная адаптация.

Change in vegetative regulation of heart rate and level of hormones in senior adolescents involved into mental work. The paper presents the analysis of changes in cardiovascular and hypothalamic-pituitary-adrenal systems under urgent adaptation to mental workload in older adolescents at the IV-V stages ofpuberty. It is established that the nature of changes in hormones and heart rate variability while performing the mental counting backwards depends on the age, sex and, to greater extent, on the individual characteristics. Two types of reaction have been identified: the first is an increase in the activity of the sympathetic nervous system without a significant change in the level of stress hormones (group A), the second is an increase in parasympathetic activity and concentration of DHEA (group B).

Keywords: adolescents, heart rate variability, cortisol, dehydroepiandrosterone, mental workload, urgent adaptation.

Подростковый возраст - один из наиболее сложных этапов развития, характеризующийся существенными биологическими и социально-психологическими изменениями организма и личности ребенка.

Развивающийся организм подростка отличается от взрослого рядом функциональных и адаптационных особенностей, которые могут быть связаны с гормональными перестройками в организме в пубертатный период и незрелостью нейрогуморальной регуляции адаптационных процессов [15]. Несмотря на значительное число исследований, посвященных этим подростковым особенностям [3; 5; 11; 13 и др.], до сих пор не до конца выяснены причины и механизмы, определяющие специфику данного возрастного этапа.

Для уточнения времени и направленности изменений в период полового созревания важнейшее значение имеет комплексное исследование функционального

Контакты: 1 Адамовская О.Н. - E-mail: <[email protected]>

состояния сердечно-сосудистой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем, обеспечивающих адаптацию организма к изменяющимся условиям внутренней и внешней среды на каждой стадии пубертата. Универсальными биологическими маркерами этих систем являются вариабельность сердечного ритма и надпочечниковые гормоны - кортизол и дегидроэпиандростерон [22; 30]. К числу наиболее встречающихся внешних факторов, к которым приспосабливается организм подростка является умственная деятельность, связанная с процессом обучения.

В ранее проведенных нами исследованиях показано, что характер и выраженность изменений вариабельности ритма сердца и уровня кортизола у младших подростков (I-III стадия) при умственной нагрузке зависит от возрастных, половых и, в большей степени, от индивидуальных особенностей: исходного уровня и направленности изменения вегетативного баланса и концентрации кортизола, а также от психоэмоционального статуса [5].

Целью настоящего исследования явилось изучение возрастных, половых, индивидуальных особенностей вегетативного и гормонального обеспечения умственной деятельности у подростков на завершающих этапах пубертата (IV-V стадия).

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследовании приняли участие 93 подростка обоего пола, учащиеся 5-11 классов школ г. Москва, в возрасте 11-18 лет (средний возраст 14,13±1,76 лет). Возраст определяли по дате рождения подростка ± 6 месяцев. Все подростки, согласно данным медицинских карт, относились к I-II группам здоровья. Исследование проводилось в первой половине дня, в период наибольшей активности физиологических функций. Родители всех детей, принимавших участие в обследовании, дали письменное информированное согласие. Врач-эндокринолог во время медицинского осмотра оценивала по методике J.M. Tanner в модификации Д.В. Колесова, Н.Б. Сельверовой [7] половое развитие подростков, по результатам которого были сформированы группы мальчиков и девочек, относящиеся к IV и V стадиям пубертата. Наполняемость каждой группы с учетом стадии полового созревания и пола составляла не менее 20 человек. С целью анализа вариабельности ритма сердца проводилась регистрация ЭКГ во II стандартном отведении с помощью прибора Поли-Спектр-12 (Иваново, 2002). Запись ЭКГ осуществлялась в положении исследуемого сидя в покое (фон, 5 минут) и при умственной нагрузке (5 минут). Анализ вариабельности сердечного ритма проводился в соответствии с методическими рекомендациями, разработанных группой российских авторов [2] и стандартом Европейского общества кардиологов и Северо-Американского общества электростимуляции и электрофизиологии [27]. Для изучения автономной нервной регуляции сердечного ритма (СР) использовался метод временного и спектрального анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР). Показатели временного анализа ВСР: RRNN, мс - средняя длительность интервалов RR; SDNN, мс - стандартное отклонение величин нормальных интервалов RR за рассматриваемый временной отрезок; RMSSD, мс - квадратный корень из суммы квадратов разностей величин последовательных интервалов NN, отражает активность пара-

симпатического звена автономной нервной регуляции. Аналогичную информацию можно получить по показателю pNN5O, который выражает в % число разностных значений больше чем 50 мс. CV, % - коэффициент вариации (CV=SDNN/RRNN*100%), по физиологическому смыслу аналогичен показателю SDNN. Показатели спектрального анализа ВСР: HF (мс2, n.u., %) - мощность спектра в диапазоне высоких частот (0,15-0,4 Гц), согласно существующим представлениям, парасимпатическая активность является основной составляющей высокочастотной (high frequency - HF) компонента спектра. Вагусная активность является основной составляющей высокочастотного компонента. Это хорошо отражается показателем мощности дыхательных волн СР в абсолютных цифрах и в виде относительной величины (в % от суммарной мощности спектра). LF (мс2, n.u., %) - мощность низкочастотного компонента (0,04-0,15Гц) - характеризует состояние симпатического отдела вегетативной нервной системы. VLF (мс2, %) -мощность очень низкочастотных колебаний (0,05-0,015 Гц) - характеризует влияние высших вегетативных центров на сердечно-сосудистый подкорковый центр, отражает состояние нейрогуморального и метаболического уровней регуляции, может использоваться как надежный маркер степени связи автономных (сегментарных) уровней регуляции кровообращения с надсегментарными, в том числе с гипофизарно-гипоталамическим и корковым уровнем. TP (мс2) - общая мощность спектра (полный спектр частот) - определяется как сумма мощностей в диапазонах HF, LF и VLF. По данным спектрального и временного анализа сердечного ритма вычисляются следующие показатели: индекс вагосимпатического взаимодействия LF/HF (усл. ед.) - характеризует баланс симпатических и парасимпатических влияний в автономную регуляцию сердечного ритма; индекс централизации - ИЦ (Index of centralization, ИЦ = (HF+LF)/VLF; усл. ед.), отражает степень преобладания составляющих синусовой аритмии над дыхательными; индекс адаптационного потенциала (ИАП) по следующей формуле: ИАП=25,892-0,001 -ТР+0,17204- SDNN+1,408- CV+0,002 HF+0,4pNN50, при значении ИАП<25 единиц фиксируют низкое расходование адаптационных ресурсов, при значении 50>ИАП>25 единиц фиксируют среднее расходование адаптационных ресурсов, а при ИАП>50 единиц - фиксируют высокое расходование адаптационных ресурсов.

Тест «счёт в уме» применяли как стандартизированный лабораторный стресс-тест, вызывающий измеряемые физиологические изменения [20]. Длительность теста составляла 5 минут, в течение которых испытуемый вычитал из 400 число 13. Если он совершал ошибку или не отвечал, тест повторялся сначала. Для оценки реакции функционального состояния гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (ГГНС) при умственной деятельности определяли концентрацию кортизола и дегидроэпиандростерона (ДГЭА) в слюне в состоянии относительного покоя - фон и сразу после выполнения теста (с интервалом 2-3 мин) - нагрузка; вычисляли соотношение кортизол/ДГЭА. Пробы слюны до проведения анализа хранили в морозильной камере при температуре -20°С. Концентрацию гормонов определяли методом ИФА с помощью стандартных диагностических наборов фирмы DRG International, Inc. на «Stat Fax 2100» анализаторе и выражали в нг/мл и пг/мл, соответственно. Все анализы были сделаны в соответ-

ствии с протоколом наборов, контрольные показатели были в рамках принятых пределов.

Психоэмоциональное состояние подростков определяли по тесту школьной тревожности Филлипса в адаптации А.М. Прихожан и по шкале личностной тревожности Ч.Д. Спилберга в адаптации Ю.Л. Ханина.

Статистическая обработка включала: приближение распределения значений показателей ВСР и кортизола к нормальному с помощью логарифмического преобразования, нахождение тесноты статистической связи между показателями (коэффициент корреляции Пирсона). Статистическая значимость различий оценивалась по ^критерию Стьюдента для независимых и попарно сопряженных выборок при условии нормального распределения, определяемого по значениям асимметрии и эксцесса.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ значений показателей ВСР у испытуемых при выполнении функциональной пробы позволил выявить ряд возрастных и половых особенностей (табл. 1).

Так, у девочек на IV стадии полового созревания после выполнения умственной нагрузки уменьшается мощность очень низкочастотного компонента (VLF, м^, %) и растет индекс централизации (ИЦ). Выявленные особенности в регуляции сердечного ритма при выполнении функциональной пробы объясняются исходным состоянием сердечно-сосудистой системы: в покое у девочек IV стадии отмечается преобладание симпатических влияний на сердечный ритм и высокая активность центральной регуляции (высокие значения VLF, mc2, %).

У девочек на V стадии по сравнению с IV стадией в покое отмечается оптимизация функционального состояния ССС с усилением адаптационного потенциала организма. Об этом говорят, прежде всего, увеличивающиеся с возрастом значения ИАП, ТРмс2, снижение ИЦ и изменение волновой структуры спектра, которая к пятой стадии приобретает вид HF>LF>VLF, что, видимо, связано, с завершением нейроэндокринных перестроек и стабилизацией в регуляции сердечного ритма. Интенсивный счет в уме у девочек V стадии ведет к уменьшению общей мощности (ТР, мс2) и мощности высокочастотной составляющей спектра (ОТ, м^; pNN50%) по сравнению с состоянием покоя. Наблюдаемое снижение общей мощности спектра во время устного счета может свидетельствовать об уменьшении суммарных нейрогуморальных влияний на работу сердца в стрессорных условиях, что имеет свой биологический смысл. Полученные данные согласуется с результатами исследований [8; 4; 26], выявивших уменьшение мощности высокочастотного компонента при счёте в уме и свидетельствуют о смещении вегетативного баланса в сторону усиления симпатических влияний на сердечный ритм.

Таблица 1

Динамика показателей временного и спектрального анализа вариабельности ритма сердца у подростков на 1У-У стадиях полового созревания при выполнении умственной нагрузки (М ± т)

IV стадия

параметры мальчики (п=25) ср. возраст = 14,3±1,32 девочки (п=23) ср. возраст =12,4±1,22

до нагрузки после нагрузки до нагрузки после нагрузки

ТР, мс2 4457,7±383,1 4820,5±372,4 4580,1±608,5 5017,8±900,5

VLF, мс2 660,3±92,5 856,0±107,6 1332,6±253,9 771,3±146,0*

LF, мс2 1319,6±138,5 1763,7±159,5* 1498,9±181,0 2178,2±382,2

ОТ, мс2 2477,2±237,5 2210,3±267,5 1748,6±324,4 2067,7±431,2

LF, П.Ш 37,7±3,6 47,1±3,9* 56,1±4,2 55,3±3,5

ОТ, П.Ш 62,3±3,6 52,9±3,9* 43,9±4,2 44,7±3,5

ЬР/НР 0,9±0,1 1,3±0,2* 1,3±0,5 1,2±0,3

VLF, % 15,8±2,4 17,9±1,9 30,7±2,6 16,9±1,3*

LF, % 30,4±2,4 38,3±2,8* 35,4±5,3 45,8±6,5

ОТ, % 53,6±3,8 43,7±3,7* 34,2±3,8 37,1±3,1

рШ50, % 14,4±2,2 7,7±0,7* 11,9±2,3 9,9±2,3

ИАП 45,2±1,4 42,2±1,3 40,6±1,2 40,8±1,4

ИЦ 1,3±0,4 1,9±0,7 3,6±0,4 2,3±0,2*

V стадия

параметры мальчики (п=20) ср. возраст = 16,2±1,04 девочки (п=25) ср. возраст =14,2±1,32

до нагрузки после нагрузки до нагрузки после нагрузки

ТР, мс2 6263,5±575,5** 6559,6±716,7 5605,2±450,0** 4674,7±420,5*

VLF, мс2 1745,1±334,2** 1405,8±384,2 794,6±99,3 626,4±75,4

LF, мс2 1763,4±220,7 2252,0±331,7* 1639,0±128,3 1748,1±206,7

ОТ, мс2 2754,5±477,3 2601,7±459,4 3179,2±243,3 2502,7±247,5*

LF, П.Ш 43,3±3,1 52,8±3,8* 36,4±2,7 42,1±3,2

ОТ, п.Ш 56,7±4,1 47,2±4,4* 63,6±2,7 57,2±3,2

ЬР/НР 1,2±0,6 1,6±0,7 0,8±0,2 1,0±0,2

VLF, % 27,7±6,9** 20,6±6,5 15,1±2,0 15,0±2,2

LF, % 27,8±1,9 39,6±3,4* 31,3±1,7 34,7±2,4

ОТ, % 44,6±6,0 39,6±5,7 53,4±3,2 50,3±3,5

pNN50, % 19,2±2,6 13,7±2,0* 14,0±1,9 5,4±0,9*

ИАП 49,0±2,2 46,4±2,0 48,6±1,3** 45,5±2,0

ИЦ 2,8±0,6** 2,9±0,8 2,0±0,2** 2,2±0,3

Примечание: * - достоверность различий между показателями до и после нагрузки при р<0,05; ** - достоверность различий между показателями у подростков на IV и V стадиях пубертата

Более выраженные изменения вегетативного баланса в сторону усиления симпатических влияний на сердечный ритм при выполнении умственной нагрузки отмечаются у всех мальчиков, независимо от стадии пубертата: уменьшаются значения показателей, характеризующих активность парасимпатического отдела ВНС (ОТ, и.а, ОТ%; pNN50%) и увеличиваются значения показателей, связанные с симпатическим тонусом (LF, м^, LF n.u., LF %). Усиление активности симпатического отдела вегетативной нервной системы при выполнении интеллектуального теста, отмеченное у всех мальчиков, рассматривается как вариант стресс-ответа [14].

Исходное состояние ГГНС и её реакцию на умственную нагрузку оценивали по концентрации кортизола в слюне. Уровень кортизола (1п) до теста не различался между полами (1,70±0,06 нг/мл у мальчиков и 1,64±0,06 нг/мл у девочек). Достоверные различия фоновой концентрации гормона в зависимости от стадии пубертата удалось обнаружить только у мальчиков (1,61±0,07 - IV стадия и 1,85±0,09 -V стадия; р<0,05).

Умственная нагрузка не вызывала выраженной реакции ГГНС у представителей обоих полов. Также не удалось выявить значимую реакцию кортизола на функциональную пробу с учетом биологического возраста подростков. Однако обнаружили высокую степень сопряженности исходной концентрации гормона с уровнем, измеренным после нагрузки (г=0,86 у мальчиков, г=0,83 у девочек; р<0,01). Кроме того, в группе мальчиков и у подростков обоего пола V стадии пубертата прирост концентрации кортизола в ответ на счёт в уме отрицательно коррелировал с уровнем гормона до теста (г=-0,46 и г=-0,41 при р<0,01, соответственно), что согласуется с законом «исходного уровня» [31], когда интенсивность и направленность реакции зависит от начального уровня функционирования организма.

Также мы определяли концентрацию ДГЭА - многофункционального гормона, который секретируется надпочечниками и в ходе метаболизма превращается в половые стероиды. Известно, что его уровень увеличивается по мере полового созревания [24; 29]. Обладая антиглюкокортикоидным эффектом, ДГЭА препятствует разрушительному действию кортизола, а совместно эти два гормона опосредуют реакцию организма на стресс и обеспечивают физиологические изменения, необходимые для поддержания гомеостаза [19].

Достоверные различия концентрации ДГЭА (1п) в исходном состоянии в зависимости от стадии пубертата удалось обнаружить только у мальчиков (5,09±0,15 пг/мл - IV стадия и 5,68±0,14 пг/мл - V стадия; р<0,05). Его уровень после счета в уме также был выше на V стадии, но различия не были статистически значимыми. У всех подростков вне зависимости от пола и стадии пубертата не отмечалось достоверное изменение концентрации ДГЭА в ответ на умственную нагрузку. Однако удалось выявить тесную связь между фоновым уровнем ДГЭА и его посттестовым значением у всех мальчиков и девочек ГУ-У стадии пубертата (г=0,80-0,96; р<0,01). Известно, что реактивность ГГНС зависит не только от возраста испытуемых, но и от интенсивности и/или длительности стресса [21]. По всей видимости, счёт в уме был недостаточно сильным и кратковременным стимулом для активации надпочечников у старших подростков.

Индивидуальный анализ направленности изменения показателя вегетативного баланса (5 LF/HF) до и после умственной нагрузки позволил разделить всех детей на 2 группы: у испытуемых, вошедших в группу А (58,4 % от общего числа испытуемых) - отмечался положительный прирост показателя LF/HF, у подростков группы Б (41,6 % испытуемых) наблюдался отрицательный прирост показателя LF/HF при выполнении функциональной пробы. Отсутствие половых различий внутри групп А и Б позволило объединить мальчиков и девочек в одну группу.

Необходимо отметить, что большую часть группы А (59,8 %) составили мальчики IV и V стадии пубертата (56,3 % и 43,7 % соответственно), по сравнению с девочками (40,2 %, из них 45,5 % - IV стадия и 54,5 % - V стадия), а большую часть группы Б (71,4 %) составили девочки IV и V стадии полового созревания (48,0 % и 52,0 % соответственно), по сравнению с мальчиками (28,6 %, из них 70,0 % - IV стадии, 30,0 % - V стадии). Стоит отметить, что в нашем исследовании девочки отличались от мальчиков большей эмоциональной лабильностью, более высокими уровнями самовосприятия стресса до теста (р<0,01) и личностной тревожности (р<0,01), а также низкой физиологической устойчивостью к стрессу (р<0,001).

В исходном состоянии у испытуемых группы А отмечается высокая активность автономной регуляции сердечного ритма, преобладание парасимпатических воздействий на ритм сердца, а у детей группы Б - вклад симпатических и парасимпатических влияний в общую мощность спектра примерно одинаков (рис. 1). Кроме того, индекс централизации (ИЦ) у подростков группы Б достоверно больше по сравнению с группой А (2,9±0,52 против 1,3±0,2; р <0,05). Выявленные различия вегетативной нервной регуляции сердечного ритма между группами свидетельствуют о том, что в состоянии покоя дети группы А по сравнению с испытуемыми группы Б отличаются более оптимальным состоянием механизмов регуляции сердечной деятельности [1; 15] и большей стрессоустойчивостью [9].

Рис. 1. Структура спектра вариабельности ритма сердца в исходном состоянии у подростков стадий пубертата с разными типами реакции на умственную нагрузку

Кроме того, изучение функционального состояния ГГНС в исходном состоянии показало, что у подростков группы А отмечается достоверно больший уровень ДГЭА в исходном состоянии по сравнению с испытуемыми группы Б (258,7±27,3 пг/мл против 192,9±23,8 пг/мл; р<0,05). Достоверно низкое его содержание у подростков группы Б, возможно, свидетельствует о нахождении детей в состоянии «хронического стресса» [6], что подтверждает полученные нами данные о напряжении механизмов регуляции сердечного ритма.

Динамика показателей вариабельности ритма сердца у подростков группы А и Б при выполнении счета в уме представлена на рис. 2.

Рис.2. Динамика показателей вариабельности ритма сердца (1п) у подростков групп А и Б при выполнении счета в уме (при р<0,05)

У испытуемых группы А при выполнении умственной нагрузки усиливаются симпатические влияния на СР (LF, мс2, %; LF/HF), уменьшается активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (ОТ, мс2, ОТ%). У подростков группы А функциональная проба достоверно не изменяла концентрацию кортизола и ДГЭА. К тому же, у них субъективный уровень волнения перед тестированием был достоверно ниже, чем в группе Б (1,65 ± 0,08 балла против 1,94 ± 0,13 балла; р<0,05). Как известно, самовосприятие стресса может предсказывать гормональный ответ на стресс у подростков [17].

У подростков группы Б при когнитивной деятельности отмечается смещение вегетативного баланса в сторону усиления парасимпатических влияний на сердечный ритм (повышаются значения ОТ, мс2, ОТ %), уменьшаются центральные влияния на сердечный ритм (VLF, мс2; VLF %). Повышение парасимпатической активности при ментальном стрессе может свидетельствовать о дефиците адаптационных возможностей и уязвимости сердечно-сосудистой системы [9]. У испытуемых группы Б счёт в уме вызывал достоверный рост концентрации ДГЭА (1п) (5,05±0,11 пг/мл - фон и 5,20±0,11 пг/мл - нагрузка; р<0,05). Есть сведения, что у

молодых людей в ответ на острый стресс уровень ДГЭА в слюне увеличивался сразу после теста, а его пик наступал за 10 минут до того, как кортизол достигал максимальных значений [18]. Такое компенсаторное увеличение концентрации ДГЭА предохраняет мозг от повреждающего воздействия кортизола.

Вегетативная нервная система и ГГНС - главные физиологические системы, обеспечивающие адекватную реакцию и адаптацию организма к факторам внешней среды. Первой в адаптационную реакцию включается ВНС, которая в ответ на стресс снижает тормозящее действие парасимпатической системы, способствуя симпатическому возбуждению. В отличие от быстрой реакции ВНС, активация ГГНС является относительно медленной [25]. Действия этих систем хорошо скоординированы на нейробиологическом уровне, что подтверждают исследования с использованием фармакологической блокады, когда подавление симпатической активности увеличивает реакцию ГГНС на лабораторный стрессор и наоборот [16].

Сравнение динамики показателей ВРС и ГГНС у детей групп А и Б позволяет сделать вывод о том, что подростки группы Б испытывают существенно больший стресс во время счета в уме по сравнению со школьниками группы А. Это предположение также подтверждается представленными ниже результатами корреляционного анализа, свидетельствующих о наличии взаимосвязей между показателями вариабельности ритма сердца и параметрами ГГНС, заметно превышающих по количеству и тесноте в группе Б по сравнению с группой А (рис. 3).

При выполнении функциональной пробы у испытуемых группы А отмечается лишь одна положительная связь между ДГЭА и показателем вегетативного баланса LF/HF (г= 0,39). У подростков группы Б параметры вариабельности ритма сердца, характеризующие активность симпатического отдела ВНС (LF, %; LF/HF) образуют прямые связи с кортизолом (г=0,45 и г= 0,48) и ДГЭА (г=0,5 и г=0,41), а показатели, отражающие вклад парасимпатических влияний на СР (ОТ, %) - отрицательные связи с кортизолом и ДГЭА (г= - 0,54; р<0,05). Известно, что глюко-кортикоиды способны потенцировать эффекты катехоламинов на бета-адренорецепторы, поэтому установленные разнонаправленные связи кортизола с показателями вегетативной нервной регуляции сердечного ритма вполне объяснимы.

В нашем исследовании установлена прямая взаимосвязь кортизола с показателем VLF, % (г=0,47) и обратная связь - с ДГЭА (г= - 0,36). Появление этих связей в стрессовой ситуации вполне объяснимо, т.к. показатель VLF - чувствительный индикатор управления метаболическими процессами, играет важную роль в регуляции ритма сердца при эмоциональном возбуждении [10]; кортизол помимо стресс-реактивной функции участвует в обмене белков, жиров и углеводов, а ДГЭА нейтрализует его катаболический эффект [28].

По мнению И.Р. Пригожина, наличие большого числа сильных корреляционных связей в системе свидетельствует о сильном напряжении в ней, чем более коррелированы признаки - тем ближе система к разрушению [12]. Таким образом, в группе А с наименее выраженными корреляционными связями функциональные системы более пластичны, а результат деятельности более оптимален.

Рис.3. Взаимосвязи между спектральными показателями вегетативной нервной регуляции сердечного ритма, кортизолом и ДГЭА при выполнении умственной нагрузки у подростков групп А и Б, при р<0,05; _ г>0, 5; ........ 0, 5 > г >0,3

Таким образом, в нашей работе показано наличие специфических для каждой возрастно-половой группы особенностей гормонального и нейровегетативного статуса у старших подростков, а также выявлены два основных типа реакции на умственную нагрузку. Однако, в литературе имеются данные, что у детей и подростков, в зависимости от комбинации ответа ВНС и ГГНС отмечается 6 типов реакции на стресс: умеренная реактивность, специфическая парасимпатическая реактивность, опережающее возбуждение, мультисистемная реактивность, специфическая реактивность ГГНС и отсутствие реакции [23]. В связи с этим, в наших последующих исследованиях планируется выявить основные, фундаментальные факторы, определяющие функциональное состояние подростков на каждом этапе пубертата и провести детализацию типов реакции на умственную нагрузку.

ВЫВОДЫ

1. Выявлены возрастно-половые особенности динамики значений показателей ВСР у испытуемых при когнитивной деятельности. У девочек на IV стадии полового созревания устный счет сопровождается уменьшением активности центральной и гуморально-метаболической регуляции сердечного ритма, у девочек на V стадии пубертата функциональная проба вызывает снижение общего функцио-

нального состояния и парасимпатической активности. У мальчиков IV-V стадий полового созревания отмечена сходная реакция на умственную нагрузку, которая проявляется уменьшением активности парасимпатического отдела ВНС и увеличением симпатического тонуса.

2. Умственная нагрузка у подростков на завершающих стадиях полового созревания не вызывает достоверных изменений гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, концентрация кортизола и ДГЭА не отличается от исходного уровня.

3. В зависимости от направленности изменения показателя вегетативного баланса при умственной нагрузке у подростков выявлены два типа реакции: первая -повышение активности симпатической нервной системы без достоверного изменения уровня стресс-гормонов (группа А), вторая - повышение парасимпатической активности и концентрации ДГЭА (группа Б).

Исследование поддержано грантом РГНФ № 15-06-0893а СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баевский Р.М., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. - М.: Медицина, 1997. - 236 с.

2. Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Чирейкин Л.В. [и др.] Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (часть 1) // Вестник аритмологии. - 2001. - № 24. - С. 65.

3. Блинова Н.Г., Кошко Н.Н., Варич Л.А. Вариабельность сердечного ритма у подростков с разным типом вегетативной регуляции // Мат. VI Всерос. симп. «Ритм сердца и тип вегетативной регуляции в оценке уровня здоровья населения и функциональной подготовленности спортсменов» / отв. ред. Н.И. Шлык, Р.М. Баевский. - Ижевск: Изд. центр «Удмуртский университет», 2016. - С. 80.

4. Димитриев Д.А., Саперова Е.В., Крышкова А.А. Изучение показателей вариабельности сердечного ритма при ментальном стрессе // Современные проблемы анатомии, гистологии и эмбриологии животных: сб. тр. Всерос. Интернет-конференции. - Казань 3-6 апреля 2012 г. / отв. ред. Изотова Е.Д. - Казань: Изд-во «Казанский университет», 2012. - С. 34.

5. Ермакова И.В., Адамовская О.Н., Сельверова Н.Б. Изменение вегетативной регуляции сердечного ритма и уровня кортизола при умственной нагрузке у младших подростков // Новые исследования. - 2015. - Т. 45, № 4. - С. 105.

6. Калинкин М.Н., Алексеева Ю.А., Евстифеева Е.А. [и др.] Оценка адаптивных возможностей, психологического статуса и уровня качества жизни современных подростков // Современные исследования социальных проблем (электронный научный журнал). - 2014. - Т. 44, № 12. - С. 309.

7. Колесов Д.В., Сельверова Н.Б. Физиолого-педагогические аспекты полового созревания. - М.: Педагогика, 1978. - 224 с.

8. Копосова Т.С., Лукина С.Ф., Савенкова И.А. Вариабельность сердечного ритма при умственной нагрузке у городских и сельских школьников // Вестник Северного (Арктического) федерального ун-та. Серия: Естественные науки. -2008. - № 1. - С. 24.

9. Лаптева Е.А. Морфофункциональные перестройки организма детей школьного возраста, их возможности при государственной итоговой аттестации // Научная дискуссия: инновации в современном мире. - 2015. - Т. 36, № 5. - С. 123.

10. Машин В.А. Психическая нагрузка, психическое напряжение и функциональное состояние операторов систем управления // Вопросы психологии. - 2007. - № 6. - С. 86.

11. Мустафина Р.Г. Показатели вегетативной регуляции сердечной деятельности школьников 13 лет в условиях дифференцированного обучения // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 3. - С. 579.

URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=19311

12. Пригожин И.Р., Флейшман А.Н. От существующего к возникающему. -М.: КомКнига, 2006. - 296 с.

13. Тимофеева Е.П., Рябиченко Т.И., Скосырева Г.А. [и др.] Состояние вегетативной нервной системы у подростков 15-17 лет // Российский вестник перина-тологии и педиатрии. - 2016. - Т. 61, № 4. - С. 82.

14. Флейшман А.Н. Медленные колебания гемодинамики. Теория, практическое применение в клинической медицине и профилактике. - Новосибирск: Наука. 1999. - 264 с

15. Шлык Н.И., Зуфарова Э.И. Нормативы показателей вариабельности сердечного ритма у исследуемых 16-21 года с разными преобладающими типами вегетативной регуляции // Вестник Удмуртского университета Серия «Биология. Науки о Земле». - 2013. - № 4. - С. 96.

16. Andrews J., Pruessner J.C. The combined propranolol / TSST paradigm - a new method for Psychoneuroendocrinology // PLoS One. - 2013. - V. 8, № 2. - e57567.

17. Evans B.E. Greaves-Lord K., Euser A.S. [et al.] Determinants of physiological and perceived physiological stress reactivity in children and adolescents // PLoS One. -2013. - V 8, № 4. e61724.

18. Izawa S. Sugaya N., Shirotsuki K. [et al.] Salivary dehydroepiandrosterone secretion in response to acute psychosocial stress and its correlations with biological and psychological changes // Biol. Psychol. - 2008. - V. 79, № 3. - P. 294.

19. Kamin H.S. Kertes D.A. Cortisol and DHEA in development and psycho-pathology // Horm. Behav. - 2016. pii: S0018-506X(16)30215-X.

20. Kirschbaum C. Pirke K.M., Hellhammer D.H. The «Trier Social Stress Test» -a tool for investigating psychobiological stress responses in a laboratory setting // Neu-ropsychobiology. - 1993. - V. 28, № 1-2. - P. 76.

21. Kudielka B.M., Buske-Kirschbaum A., Hellhammer D.H. Differential heart rate reactivity and recovery after psychosocial stress (TSST) in healthy children, younger adults, and elderly adults: the impact of age and gender // Int. J. Behav. Med. - 2004. -V. 11, № 2. - P. 116.

22. Michels N., Sioen I., Clays E. [et al.] Children's heart rate variability as stress indicator: аssociation with reported stress and cortisol // Biol. Psychol. - 2013. - V. 94, № 2. - Р. 433.

23. Quas J.A., Yim I.S., Oberlander T.F. [et al.] The symphonic structure of childhood stress reactivity: Patterns of sympathetic, parasympathetic, and adrenocortical responses to psychological challenge // Development and Psychopathology. - 2014. -V. 26, № 4. - P. 963.

24. Saczawa M.E., Graber J.A., Brooks-Gunn J. [et al.] Methodological considerations in use of the cortisol/DHEA(S) ratio in adolescent populations // Psychoneuroen-docrinology. - 2013. - V. 38, № 11. - P. 2815.

25. Sapolsky R.M., Romeo L.M., Munck A.U. How do glucocorticoids influence stress responses? Integrating permissive, suppressive, stimulatory, and preparative actions // Endocr. Rev. - 2000. - V. 21, № 1. - P. 55.

26. Simran K., Bhalla P., Bajaj S.K. [et al.] Effect of physical and mental stress on heart rate variability in type-A and type-B personalities // Ind. J. Appl. Basic Med. Sci-enc. - 2013. - V. 15, № 20. - P. 59.

27. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart Rate Variability. Standards of Measurements, Physiological interpretation, and Clinical Use // Circulation. - 1996. - № 93. -P. 1043.

28. Taylor M.K. Kviatkovsky S.A., Hernández L.M. [et al.] Anabolic hormone profiles in elite military men // Steroids. - 2016. - V. 110, № 6. - P. 41.

29. van Hulle C.A., Moore M.N., Shirtcliff E.A. [et al.] Genetic and environmental contributions to covariation between DHEA and testosterone in adolescent twins // Be-hav. Genet. - 2015. - V. 45, № 3. - P. 324.

30. Walker F.R. Pfinqst K., Camevali L. [et al.] In the search for integrative bi-omarker of resilience to psychological stress // Neurosci Biobehav. - 2016. pii: S0149-7634 (15). - P. 30360.

31. Wilder J. Adrenalin and the law of initial value; a critical survey // Exp. Med. Surg. - 1957. - V. 15, № 1. - P. 47.