CC BY
4
Методы исследования
УДК 371.71:612
К. А. Лисицына
ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ШКОЛЬНИКА С ПОМОЩЬЮ ПИСЬМЕННОЙ ПРОБЫ
Институт гигиены детей и подростков Минздрава СССР. Москва
Задача настоящей работы состояла в оценке изменений функционального состояния (ФС) учащегося под воздействием реального урока. Для этой цели в распоряжении исследователя имеется лишь время перемены — такое ограничение обусловлено условиями учебного процесса в школе. Существуют также трудности методического и методологического характера. С позиций системного подхода ФС учащегося — понятие интегральное, представляющее собой результат сложнейшего взаимодействия организма как дифференцированного целого с социальной внешней средой (условиями школы), которое обеспечивается динамической внутрицент-ральной координацией корковых и подкорковых систем регуляции. Чтобы тестировать таким образом понимаемое ФС состояние учащегося, необходимо использовать деятельность, в которой будут адекватно проявляться все те корковые и подкорковые системы регуляции, интеграция и координация которых образует общее ФС школьника, подлежащее оценке.
В качестве такой деятельности мы остановились на письме, разработали письменную пробу (ПП) и специально обосновали ее выбор для оценки центральной нервной системы учащегося (К. А. Лисицына). ПП представляет собой письмо под диктовку осмысленного текста через магнитофон в течение
2 мин. При письме постоянно сопоставляется то, что есть в данный момент, с тем, что должно быть, и на основании такого сличения осуществляется непрерывная коррекция двигательного акта письма. Поэтому состав функционирующих в письме обратных связей и принцип их объединения в акт скорописи может быть главным критерием, позволяющим анализировать тончайшие соотношения корковых и подкорковых уровней регуляции. Письмо требует образования и деятельности функциональной системы. В этой деятельности находят свое выражение
3 фундаментальных принципа двигательной активности человека: центральное программирование, сенсорные коррекции и уровневая организация движений.
Двойственный характер мышцы (она, как впервые отметил И. М. Сеченов, одновременно является исполнительным органом и органом чувств) превращает движение при письме в «живое» выражение корково-подкорковых взаимоотношений, что создает необходимость оценки ФС учащегося на основе
характеристики паттерна движений при письме. Дополнительные энергетические характеристики будут давать изменения вегетативных функций, с помощью которых происходит вегетативное обеспечение специфического паттерна движений при скорописи. Следовательно, благодаря проявлению в характеристиках паттерна движений при скорописи и параметрах вегетативного обеспечения этих движений функций мозговых систем регуляции, задействованных в акте письма, возможно тестировать ФС центральной нервной системы школьника с помощью ПП.
В процессе ПП параллельно регистрировали 3 наиболее интегральных и информативных показателя: кривую нажима (КН), ритм сердца и кожно-галь-ваническую активность. Для оценки изменення ФС центральной нервной системы мы отобрали 7 критериальных параметров ПП. Изменения корково-подкорковых взаимоотношений оценивали по динамике 3 силовых характеристик КН: средней силы нажима (ССН) на шарик ручки за 2 мин письма, средней силы нажима во фрагменте безотрывного письма (ССНФ) и средней модулированности нажима во фрагменте письма (СМНФ). Специфическая информация паттерна движений при скорописи дополнялась данными неспецнфических изменений вегетативных функций, энергетически обеспечивающих акт письма. Тонус центральной нервной системы, в частности ретикулярной формации (РФ) головного мозга, оценивали по динамике милливольт-секундной характеристики (МСХ) кожно-гальванического рефлекса КГР за 1-ю и 2-ю минуты ПП (КГР, и КГР2), приспособительную реакцию деятельности сердца — по изменениям амплитуды медленных колебаний (МК) ритма сердца; выявляемых по кривым спектральной плотности (СП), МК с периодом более 100 с (СП„) и МК с периодом 25— 100 с (СП,). Методика спектрального анализа ритма сердца при письме нами описана ранее (Ю. М. Пратусевич и соавт., 1980а).
Перечисленные 7 одновременно регистрируемых параметров ПП (ССН, ССНФ, СМНФ, КГР„ КГР2, СП0, СП,) позволили оценивать совместно ФС коры, ближайший к коре стриопаллидарных структур, РФ головного мозга, гипоталамических структур. Основываясь на данных литературы, мы исходили из того, что в основе умственного утомления лежит разв нтие внешнего торможения, ведущее к рассогла
сованию целостной координированной деятельности структур мозга. Эти тормозные процессы вначале будут развиваться в корковых нейронах как наиболее реактивных, а затем распространяться на подкорковые образования (Н. И. Красногорский; Т. П. Фуфлыгина; Г. Н. Сперанский и Ю. М. Пра-тусевич; Ю. М. Пратусевич и соавт., 1975; Ю. М. Пратусевич и соавт., 19806). Дискоординация взаимодействия мозговых систем при утомлении должна отразиться на регистрируемых параметрах ПП. Для удобства анализа и сопоставления результатов изменения исследуемых показателей выражали с помощью коэффициентов утомляемости (КУ). По каждому измеряемому параметру КУ выражали в процентах и вычисляли по формуле:
КУ = 100%,
где X] — показатель до урока; Х2 — показатель параметра после урока. Отрицательная величина КУ указывала на увеличение его под воздействием урока, положительная — на его уменьшение.
Изменение ФС учащегося определяли после контрольного урока по русскому языку. Контрольный урок отличается от других уроков тем, что в нем учебная нагрузка однородна для всех учеников класса: она дозирована по времени, содержанию и трудности. Этим самым на всех испытуемых оказывалось одинаковое внешнее воздействие, и правомерно ожидать, что различные варианты изменения ФС учащегося отразят индивидуальные особенности его реактивности в естественных условиях школы.
С помощью ПП проведено комплексное изучение и после урока ФС 66 школьников 6-го класса (12— 13 лет), что дало' возможность вычислить индивидуальные КУ по каждому исследуемому параметру ПП. Статистическая обработка полученных индивидуальных данных и их физиологический анализ позволили оценить количественные и качественные варианты изменения ФС центральной нервной системы каждого испытуемого. Результаты физиологического анализа изменений этого показателя дали основание для группировки всех испытуемых по типу реагирования на контрольный урок. Первый тип характеризовал начальное корковое утомление (V 18 испытуемых). Ему были свойственны следующие изменения параметров ПП: достоверное увеличение силовых характеристик КН (ССН, ССНФ, СМНФ), значимое уменьшение кожно-гальвани-ческой активности (КГРЬ КГР2), возрастание амплитуды М К ритма сердца (СПП, СП^. Это указывало на корковую стадию утомления — из-за развития внешнего торможения в коре головного мозга происходило увеличение силовых характеристик нажима (положительная индукция), некоторое повышение КГР и увеличение СП„ и СП] в результате снижения тонуса центральной нервной системы. Второй тип характеризовал корково-подкорковое утомление (у 31 испытуемого). В этом случае до-
стоверно снижались силовые характеристики КН, значимо уменьшались КГР! и КГР2, более выраже- ^ но, чем при предыдущем типе, возрастала амплиту- I да МК ритма сердца (СП0, СП^. Эти изменения указывали на распространение процессов внешнего тор- ^ моження на подкорковые структуры (стриопаллн- 1 дарные, ретикулярные, гипоталамические), в ре-зультате чего уменьшались ССН, ССНФ, СМНФ, МСХ КГРЬ КГР2 и увеличивались СП0 и СПЬ Третий тип характеризовал отсутствие утомления (у 17 испытуемых): не было достоверных изменений КН, а имелись положительные сдвиги функций вегетативного обеспечения (увеличение КГР! и КГР2, уменьшение амплитуд СП„ и СП1).
Поскольку ФС центральной нервной системы отражает сложнейшее взаимодействие корковых и подкорковых систем регуляции, интегрированных в единое целое, большое практическое и теоретическое значение имеет обобщенная интегральная оценка изменения ФС организма школьника под влиянием урока. Хотя каждый из 7 изученных нами показателей характеризует какую-то одну сторону общего ФС организма, обобщенная интегральная оценка его позволила бы объединить их, не умаляя и не преувеличивая вклад каждого из них в общее ФС. Эта оценка должна быть достаточно простой для практического использования. К сожалению, данный вопрос мало изучен с точки зрения физиологии, несмотря на его большое гигиеническое значение. Для этой цели нами была предложена методика объединения 7 критериальных параметров ПП в единый обобщенный показатель ФС организма школь- * ника после урока (I). Методика основана на оценке в баллах физиологической роли направленности изменения ФС по каждому параметру и оценке (в весах) относительной встречаемости параметра в определенной направленности его изменений.
Уровень каждого показателя ПП под воздействием урока может трактоваться по направленности изменений: достоверно увеличиваться, уменьшаться либо остаться без изменений. • Если параметры КН после урока не изменились, т. е. ФС коры мозга и ближайших подкорковых образований (стриопал-лидарных структур) осталось оптимальным, то это состояние оценивали 3 баллами. Такая оценка получена каждым испытуемым при отсутствии сдвигов ССН, ССНФ и СМНФ. Если эти показатели достоверно возрастали, т. е. имелось корковое утомление и подкорковые образования высвобождались из-под контроля коры, то каждый получал
2 балла. Если же эти параметры уменьшались, т. е. развивалось корково-подкорковое утомление, то оценка была 1 балл. В случае выраженного увеличения КГР (тонус РФ после урока повышался, в результате улучшалось ее активирующее' влияние на кору) каждый из индивидуальных параметров КГР1( КГР2 оценивался в 2 балла. Если КГР! и КГР2 после урока не изменялись, им присваивали
3 балла (по аналогии с ССН, ССНФ и СМНФ). При * выраженном уменьшении КГР1 и КГР2 после урока (из-за угнетения функции РФ мозга) оценка была
Балльные и весовые оценки параметров ПП
Градации (направленность) параметров
Параметр без изменсииП увеличение уменьшение
число баллов число обследованных а (вес) число баллов число обследованных а (вес) число баллов число обследованных а (вес)
ССН ССНФ СМНФ КГР, КГР2 сп0 СП, 3 3 3 3 3 3 3 8 19 21 9 9 15 15 0,083 0,198 0,219 0,094 0,094 0,156 0,156 2 2 2 4 4 2 2 25 16 14 21 23 26 26 0,166 0,106 0,093 0,139 0,152 0,172 0,172 • 1 1 1 2 2 4 4 33 31 31 36 34 25 25 0,154 0,144 . 0,144 0,168 0,158 0,116 0,116
2 балла. Если спектральная плотность (СП„, СП,) МК ритма сердца после урика выраженно снижалась (улучшалась функция центральной регуляции ритма сердца), то СП0 и СП, оценивали в 4*балла. Если эти параметры значимо не менялись, то по аналогии с другими им присваивались 3 балла, а если возрастали (ухудшалась функция центральной регуляции ритма сердца) — 2 балла. Таким образом, оценочные баллы ставились в строгом соответствии с современными физиологическими представлениями о корково-подкорковой природе умственного утомления.
Интенсивность каждого параметра в едином обобщенном показателе ФС мы оценивали через относительную частоту его встречаемости у всех испытуемых в одной из трех градаций направленности изменений. Относительную частоту встречаемости мы называли весом, который выражался в долях единицы. Сумма весом 7 параметров по каждой градации была равна единице. За единицу принимали общее число испытуемых с одинаковой направленностью изменений 7 параметров. Тогда весовая оценка конкретного параметра соответствовала доле, которую составляли испытуемые с изменениями данного параметра в данной градации по отношению ко всем испытуемым в этой градации.
По характеру изменений показателей ПП у 66 обследованных учащихся на основании перечисленных принципов мы составили эмпирическую оценочную таблицу.
Формула для вычисления единого обобщенного показателя (I) ФС испытуемого, составленная в соответствии с изложенными представлениями, имеет следующий вид:
I— 2 h а;, где I — | /=!
градация параметра (в баллах) число градаций параметра
• 100 %
[оценка состояния испытуемого по 1 параметру, выраженному в процентах (/;ау)1; а^ — масса отдельного параметра в той или иной градации.
По приведенной формуле, используя данные таблицы и индивидуальные данные по 7 параметрам ПП, мы получили индивидуальные обобщенные
оценки ФС каждого учащегося после урока, выраженные в процентах от исходного, принимаемого за 100. На основании индивидуальных обобщенных оценок ФС статистически оценили каждый из трех выделенных типов реагирования на контрольный урок русского языка. Первый тип — среднее /= =81,87±1,81 % (85,67 — 78,07), второй тип— среднее /=69,43±1,18% (71,75—67,11), третий тип —среднее /=106,94±1,93% (111,02—102,86).
Из изложенного следует, что предложенная методика дает возможность охарактеризовать ФС организма под воздействием урока у всех обследованных количественно и качественно и классифицировать его изменения по трем типам реагирования. При этом слагаемые единого обобщенного показателя (/joij) демонстрируют вклад каждого из 7 параметров в единую обобщенную оценку (/). Достоверные различия между средними оценками ФС по каждому типу реагирования на урок статистически подтвердили корректность проведенного анализа физиологической роли выявленных изменений отдельных параметров ПП и правомерность качественного разделения учащихся по типам реагирования на школьную нагрузку.
Разработанная нами ПП дает возможность с разных сторон охарактеризовать индивидуальные изменения ФС организма школьника под влиянием урока и тем самым оценить его выносливость. Предложенная методика единой обобщенной оценки ФС учащегося позволяет выявлять различия ФС под воздействием школьного урока.
Литература. Красногорский Н. И. — Труды по изучению высшей нервной деятельности человека и животных. М., 1954, т. 1, с. 430—443. Лисицына К. А. — Гиг. и сан., 1980, № I, с. 36—40. Пратусевич 10. М., Сухарев А. Г., Чернов А. И. — В кн.: Гигиенические основы физического воспитания и спорта детей и подростков. Таллин, 1975, с. 135—137. Пратусевич Ю. М., Королев С. Б., Лисицына К. А. —
Гиг. и сан., 1980, № 1, с. 40—43. Пратусевич Ю. М., Соловьев А. В., Квасов Г. И. — Там же, с. 47—50.
Сперанский Г. Н., Пратусевич 10. М. — Педиатрия,
1964, №-6, с. 8—13. Фуфлыгина Т. П. Опыт экспериментального исследования взаимодействия сигнальных систем у детей и влияние на это взаимодействие школьного дня. Автореф. дис. канд. М.; 1957.
. Поступила 15.04.81
