CC BY
37
УДК 616.12+612.6+796.01
ОНТОГЕНЕЗ НЕЙРОВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ТОНУСА ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ СОСУДОВ У МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ УМСТВЕННЫХ НАГРУЗОК
Е.В. Быков, O.A. Казакова, A.B. Чипышев ЮУрГУ, г. Челябинск
В работе отражены возрастные и гендерные особенности активности уровней нейровегетативной регуляции тонуса периферических сосудов у учащихся младших классов при адаптации к различному уровню умственных нагрузок.
Ключевые слова: нейровегетативная регуляция, периферические сосуды, гендерные особенности, умственные нагрузки.
Успешность адаптации учащихся младшего школьного возраста к умственным нагрузкам определяется комплексом факторов: степенью психофизиологического развития, социально-педаго-гическими факторами, прежде всего адекватностью педагогических воздействий возможностям организма ребенка [2, 3, 10, 13]. В настоящее время активно обсуждается вопрос о внедрении шахматного всеобуча в учебный процесс в младших классах школы; в г. Челябинске программа интеллектуально-игрового всеобуча уже охватывает более 40 школ и 4000 учащихся младших классов, предусмотрено выделение 10 часов в неделю для проведения таких дополнительных занятий, однако должного научно-методического и психофизиологического обоснования этот проект пока не получил [11]. В этой связи оптимизация процесса обучения требует тщательного учета физиологической цены внедрения новых образовательных программ, связанных с дальнейшим повышением объема умственных нагрузок, интенсификации обучения, компьютеризации [4, 9]. Важную роль в адаптации к физическим и умственным нагрузкам имеет состояние периферического кровотока [1, 11, 12, 15]. Кровоток микроциркуляторного русла вариабелен; динамические осцилляторные компоненты тонуса приносящих микрососудов обратно пропорциональны амплитуде соответствующих осцилляций; в низкочастотной области миогенного диапазона (0,047-0,069 Гц) возможно формирование самостоятельных осцилляции сенсорного пептидерги-ческого генеза [5-8, 13, 14]. В то же время, в литературе отсутствуют данные о возрастно-половых особенностях нейровегетативной регуляции тонуса мелких у детей младшего школьного возраста при воздействии на их организм умственных нагрузок различного уровня.
Цель работы: изучение возрастной динамики спектральных характеристик тонуса периферических сосудов у младших школьников обоего пола с различным уровнем умственных нагрузок.
Исследования проведены на базе МОУ СОШ
№ 98 и № 100 г. Челябинска и в научной лаборатории факультета физической культуры и спорта Южно-Уральского государственного университета (2008-2010 гг.). Основную группу составили учащиеся 2^4-х классов обоего пола, занимающиеся по программе интеллектуально-игрового всеобуча, группу контроля - их сверстники: мальчики и девочки (п = 30 в каждой подгруппе).
Оценка нейровегетативной регуляции тонуса мелких сосудов (представлена показателем АРП - амплитуда реоволны сосудов пальца стопы, мОм) проведена методом импедансной реографии при помощи сертифицированной компьютерной технологии «Кентавр» фирмы «Микролюкс» (г. Челябинск) со спектральным анализом в четырех диапазонах спектра. Изучены показатели центральной и периферической гемодинамики в состоянии относительного покоя и после проведения пробы с умственной нагрузкой (УН) (в положении сидя).
Результаты исследования. Периферическая -регулировалась в основном колебаниями в диапазонах УНЧ (метаболическая регуляция) и ОНЧ (гуморальные факторы) (см. таблицу).
При умственной нагрузке также существенно возрастала симпатического отдела ВНС - с 6 до 27 %. В то же время, во всех группах, кроме мальчиков контрольной группы, возрастала общая мощность спектра (ОМС). У последних тенденция к ее снижению сочеталась с аналогичной динамикой мощности ОНЧ-колебаний. Результаты оценки спектральных характеристик у учащихся 3-х классов показали, что выраженной динамики показателей за изучаемый возрастной период не было выявлено.
В группе 4-классников по сравнению с группой 2-классников имелась тенденция к снижению величин АРП и ОМС. В реакции на умственную нагрузку выявлено напряжение адаптационных процессов у девочек контрольной группы, имевших при пробе самые высокие абсолютные и относительные цифры НЧ-колебаний. Мы полагаем, что это согласуется с результатами оценки среднеди-
Быков Е.В., Казакова О.А., Чипышев А.В.
Онтогенез нейровегетативной регуляции тонуса
периферических сосудов...
Результаты спектрального анализа амплитуды реоволны сосудов пальца стопы учащихся 2-го класса (М ± т)
Девочки Мальчики
основная контрол. Р основная контрол. Р
АРП, мОм 1 40,17 ±4,20 45,05 ± 4,72 >0,05 43,02 ± 4,58 42,33 ± 4,44 >0,05
2 34,88 ± 3,63 37,11 ±3,84 >0,05 36,94 ± 3,95 33,16 ±3,62 >0,05
Р >0,05 <0,05 >0,05 >0,05
ОМС, уел. ед. 1 181,05 ± 19,56 218,21 ±23,80 >0,05 195,65 ±21,04 188,37 ± 19,15 >0,05
2 198,74 ± 20,88 221,93 ±23,97 >0,05 210,14 ±23,36 186,06 + 20,23 >0,05
Р >0,05 >0,05 >0,05 <0,05
УНЧ, уел. ед. 1 51,37 ±6,06 63,70 ±6,14 >0,05 64,27 ± 7,33 55,45 ± 5,90 >0,05
2 43,04 ± 4,70 41,81 ±4,67 >0,05 47,09 ±5,18 42,72 ± 4,74 >0,05
Р >0,05 <0,05 >0,05 >0,05
онч, уел. ед. 1 80,83 ±9,13 99,42 ± 9,97 >0,05 96,54 ±9,81 77,18 ±8,22 >0,05
2 97,25 ±11,01 99,56 ± 12,38 <0,05 111,30 ± 15,15 89,83 ± 10,10 <0,05
Р >0,05 >0,05 <0,05 <0,05
нч, уел. ед. 1 29,31 ±3,25 46,00 ±6,61 >0,05 23,93 ±2,56 28,04 ± 2,70 >0,05
2 47,69 ±5,11 54,93 ±6,13 >0,05 47,14 ±5,29 49,62 ± 5,58 >0,05
Р >0,05 >0,05 <0,01 <0,01
вч, уел. ед. 1 4,50 ± 0,70 3,43 ± 0,62 >0,05 4,24 ±0,51 2,16 ±0,42 <0,01
2 8,06 ± 1,48 3,55 ± 1,30 <0,05 9,16 ± 1,33 4,07 ± 1,05 <0,01
Р <0,01 >0,05 <0,01 >0,05
намического давления, в регуляции которого повышается роль симпатических влияний как следствие возрастных изменений.
При анализе регуляции тонуса сосудов с учетом фактора школьной тревожности (ШТ) мы выявили, что отсутствуют статистические значимые различия в подгруппах учащихся: детей с нормальным (1-я подгр.), повышенным (2-я подгр.) и высоким (3-я подгр.) уровнем ШТ. В то же время, амплитуда реоволны сосудов (АРП) пальца стопы была наибольшей в 1-й подгруппе мальчиков (более, чем на 20 %), следовательно, уровень периферического кровотока у них выше, чем учащихся с высокой ШТ. Представители 1-й подгруппы также имели наиболее высокие цифры ОМС изучаемого показателя. Во 2-й подгруппе нами установлены высокие значения мощности низкочастотных колебаний. В 3-й подгруппе ее величина была меньше более чем в 2 раза, однако, после УН активность симпатического отдела значительно (более чем в 2,5 раза) повысилась и достигла значений в 1-й и 2-й подгруппах. При УН было установлено выраженное повышение мощности ВЧ-колебаний во всех подгруппах при снижении в 1,5-2 раза мощности УНЧ-колебаний и ОНЧ-колебаний. В итоге изменения активности различных уровней регуляции результировались в тенденцию к повышению тонуса периферических сосудов (уменьшение АРП составляло 20-25 %). При анализе индивидуальных значений АРП такая картина выявлена у всех детей 1-й подгруппы, во 2-й подгруппе имело место повышение исходно низкой АРП у 16 % и в 3-й подгруппе у 23,3 % учащихся - у них УН
привела к более чем двукратному повышению мощности НЧ-колебаний, но при этом выявлялись и самые низкие показатели в УНЧ-диапазоне спектра.
У девочек величины АРП и ОМС в состоянии покоя не имели достоверных различий с мальчиками. Сравнительный анализ показал, что в 1-й подгруппе девочек была наибольшая мощность УНЧ-колебаний (р < 0,05) по сравнению с учащимися 2-й и 3-й подгруппы. Самые высокие значения мощности НЧ-колебаний, как и у мальчиков, определены во 2-й подгруппе, в то время как в 3-й -наиболее низкие. В ответ на воздействие УН произошли разнонаправленные сдвиги спектральных характеристик в диапазонах УНЧ- и ОНЧ-колебаний (снижение) и НЧ-колебаний (повышение). Наиболее значимый рост активности симпатического отдела автономной системы зарегистрирован в 3-й подгруппе - более, чем в 2,5 раз (р < 0,001). У учащихся с различным уровнем тревожности в исходном положении превалирует значимость гуморальных факторов (относительная мощность ОНЧ-колебаний составляла от 50 до 59 %) у всех обследованных лиц. Вклад местных метаболических факторов был наибольшим у девочек (35,2 ± ±0,31 %) и мальчиков (34,6 ± 0,33 %) с нормальной ШТ - достоверно больше, чем во 2-й и 3-й подгруппах.
В исходном положении у девочек и мальчиков 1-й подгруппы доля НЧ-колебаний, отражающих вклад симпатического отдела в регуляцию тонуса периферических сосудов, был наименьшим; наиболее высокая относительная мощность НЧ-
Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура», выпуск 26
37
Интегративная физиология
колебаний определена у девочек 3-й подгруппы и мальчиков и девочек с повышенной ШТ. Умственная нагрузка сопровождалась повышением активности сегментарного уровня регуляции АРП. Доля НЧ-колебаний возрастала во всех подгруппах выше 35 %, что и определяло повышение ОМС, сим-патикотоническая реакция на УН была наиболее выражена в подгруппах учащихся с повышенной (42,17 ± 3,53 % у мальчиков и 36,61 ± 3,37 % у девочек) и высокой ШТ (39,88 ± 3,61 % и 39,02 ± ± 3,65 % соответственно). Умеренная симпатико-тоническая реакция была определена в 1-й подгруппе 36,60 ± 3,23 % у девочек и 35,86 ± 3,34 % у мальчиков). Высокий уровень симпатикотонии во 2-й и 3-й подгруппах учащихся определял наличие наиболее низких величин периферического кровотока (АРП).
В целом, во все возрастные периоды и независимо от пола и уровня интеллектуальных нагрузок наибольшую значимость в регуляции периферического кровотока имели гуморально-метаболические факторы, характеризуемые мощностью УНЧ- и ОНЧ-колебаний; при умственной нагрузке превалирует доля гуморальных факторов (ОНЧ-колеба-ния имеют наибольшую величину). Напряжение механизмов регуляции мелких сосудов при умственной нагрузке выявлено в контрольной группе у мальчиков 2-го класса и девочек 4-го класса (вероятно, как следствие возрастного повышения тонуса симпатического отдела автономной нервной системы), а также у лиц с повышенным уровнем школьной тревожности, что характеризует их как группу лиц с факторами риска дезадаптации к УН.
Работа выполнена при поддержке Гранта МО РФ М 4960 /10929. Литература
1. Адаптация сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам / Е.В. Быков, С.А. Лича-гина, Р. У. Гаттаров и др. // Колебательная активность показателей функциональных систем организма спортсменов и детей с различной двигательной активностью. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - С. 92-207.
2. Безруких, М.М. Здоровьесберегающая школа / М.М. Безруких. - М.: Московский психологосоциальный ин-т, 2004. - 240 с.
3. Копосова, Т. С. Особенности эмоционального статуса младших школьников, обучающихся по разным образовательным программам / Т. С. Копосова, М.Ю. Кондратьева // Новые исследования. — № 1-2. -2004. - С. 213-214.
4. Криволапчук, И.А. Психофизиологическая цена напряженной информационной нагрузки у детей
и подростков в 5-14 лет / И.А. Криволапчук // Физиология человека. — 2008. - Т. 34, №4. -С. 28-35.
5. Крупаткин, А.И. Влияние симпатической иннервации на тонус микрососудов и колебания кровотока кожи / А.И. Крупаткин // Физиология человека. — 2006. - Т. 32, № 5. — С. 95.
6. Крупаткин, А.И. Динамический колебательный контур регуляции капиллярной гемодинамики / А.И. Крупаткин // Физиология человека. -2007.-Т. 33, №5.- С. 93.
7. Крупаткин, А.И. Пульсовые и дыхательные осцилляции кровотока в микроциркуляторном русле кожи человека / А.И. Крупаткин // Физиология человека. - 2008. - Т. 34, № 3. - С. 70.
8. Крупаткин, А.И. Колебательные структуры кровотока отражают динамику информационных процессов в микрососудистых сетях / А.И. Крупаткин // Физиология человека. - 2010. -Т. 36, № 2. - С. 101-113.
9. Литвинова, Н.А. Роль п сихо физиологи чес ко -го потенциала в процессе адаптации к учебной деятельности / H.A. Литвинова, Э.М. Козин, М.Г. Березина// Науч. mp. 1 съезда физиологов СНГ. - М.: Медицина-Здоровье, 2005. — Т.1.— С. 197.
10. Мачинская, Р.И. Особенности формирования высших психических функций у младших школьников с различной степенью зрелости регуляторных систем мозга / Р.И. Мачинская, O.A. Семенова // Журн. эволюц. биохимии и физиологии. -2004. -Т. 40, М5.-С. 427.
11. Психофизиологические аспекты адаптации к умственным нагрузкам учащихся младших классов: моногр. / Е.В. Быков, A.B. Рязанцев, A.B. Чи-пышев, Е.А. Мекешкин. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. -159 с.
12. Сабирьянов, А.Р. Структура медленноволновой вариабельности показателей гемодинамики, как интегральная характеристика активности уровней регуляции системы кровообращения у детей младшего и среднего школьного возраста: автореф. дис. ...д-ра мед. наук / А.Р. Сабирьянов. -Курган, 2005. - 36 с.
13. Шибкова, Д.З. Особенности психофизиологических функций школьников / Д.З. Шибкова, O.A. Макунина // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2006. - №3-2(15). -С. 75-76.
14. Hamer, М. Psychological Distress, Television Viewing, and Physical Activity in Children Aged 4 to 12 Years / M. Hamer, E. Stamatakis, G. Mishra // Pediatrics. — 2009. - Vol. 123, №5. - P. 1263-1268.
15. Malpas, S.C. The rhythmicity of sympathetic nerve activity / S. C. Malpas // Progress in Neurobiology. -1998. -Vol. 56. - P. 65.
Поступила в редакцию 12 июня 2010 г.
