CC BY
11
пого. После второго полива в почве этого участка количество нитратов превышало контрольное в 4 раза. Количество аммиака и нитратов к концу вегетационного периода не отличалось от такового в почве контрольных участков. Следовательно, органические вещества, внесенные год назад в почву (50 т/га навоза), на фоне ежегодных поливов минерализуются в ней к концу второго вегетационного периода. Из всех наблюдаемых участков самоочищение почвы от органических веществ не наступало только на 3-м, который удобряли неразбавленными стоками.
Результаты исследований проб почвы, отобранной в 1978 г. с участков, удобренных отходами КРС, показали, что тенденция течения процессов самоочищения почвы на протяжении вегетационного периода была сходной с предыдущими годами. Патогенные микробы кишечной группы в почве всех участков за период наблюдения не были обнаружены.
Исходя из наших 3-летних наблюдений, можно говорить о том, что при поступлении в почву неразбавленного жидкого (нативного) навоза КРС в концентрации 1000—1500 м3/га в сезон почва не полностью справляется с внесенным загрязнением к концу каждого вегетационного периода. Санитарный режим почвы не нарушается к концу периода вегетации при поступлении таких нагрузок навоза, разбавленного в 3, 5 и 7 раз. Органические вещества, внесенные с навозом (50 т/га) и при вегетационных поливах со сточными водами КРС, не успевают минерализоваться в почве в течение первого вегетационного периода; такой процесс заканчивается лишь к концу 2-го года после внесения.
Выводы. 1. Жидкий навоз КРС следует считать небезопасным в санитарно-эпидемиологическом отношении. Действующая на таких комплексах система очистки (выдерживание отходов
КРС в навозохранилищах в течение 2—4 мес) неэффективна.
2. Концентрация химических и бактериальных компонентов стоков, используемых для полива, зависит от степени их разбавления. Несмотря на разведение прудовой водой в 3, 5 и 7 раз, такие стоки остаются загрязненными.
3. Утилизация неразбавленного жидкого наво- < за КРС в количестве 1000—1500 м3/га в сезон должна быть запрещена.
4. Можно рекомендовать использование на полях в качестве удобрения стоков КРС, разбавленных в 3, 5 и 7 раз, из расчета 1000—1500 м3/га в сезон.
5. Твердую фракцию навоза в количестве 50 т/га можно вносить на поля только через 2 года на фоне ежегодного применения разведенных в соотношении 1 : 5 стоков КРС.
Литература. Баубинас А. К-, Рауцкис М. К. — В кн.: Вопросы эпидемиологии и гигиены в Литовской ССР. Вильнюс, 1976, с. 27—31. Исследование воды на патогенные серотипы кишечной палочки. Метод, письмо. Киев, 1965. .Методические указания по саннтарно-мнкробиологическому
исследованию почвы. М„ 1977. Blendl Н. /VI. — Gesundheits-Ingenieur, 1977, Bd 98, S. 295— 299.
Solymos E. — Somogyi Miiszake Szemle, 1977, v. 3, №3, p. 17—22.
Stibrae L. — Vodni hosnod., 1975, № 11 — 12, p. 313—316. Sutton A. L., Nelson D. W„ Mayrose V. B. et al. — J. Environ Qual., 1978, v. 7, p. 325—336.
Поступила 09.09.S0
4
Summary. Wastes of cattle-breeding complexes were found to be a sourse of additional enrichment of soil with chemical ingredients and microorganisms. The effect of these components on self-purification of soil was demonstrated, and the maximum allowable quantities of such wastes were determined, that did not deteriorate the hygienic status of the fertilized soil.
УДК 371.71: [612.825.8:612.822.5
10. М. Пратусевич, О. Л. Дубнер, Г. И. Квасов, О. И. Минервин,
А. В. Соловьев
ОЦЕНКА УМСТВЕННОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ У школьников ПО ээг •
Институт гигиены детей и подростков Минздрава СССР, Москва
Физиологические основы нормирования умственной деятельности школьников изучены еще очень мало. «Гигиеническое нормирование пока распространено лишь на организацию учебных занятий и не затрагивает главного их элемента — объема и содержания подлежащего усвоению учебного материала» (С. М. Громбах). Незнание фундаментальных физиологических механизмов, определяющих умственную работоспособность при мыслительной деятельности, привело к тому, что гигиенисты, школьные врачи и физио-
логи еще не могут прогнозировать индивидуальные и возрастные возможности конкретных школьников при овладении различными учебны- ^ ми дисциплинами. Указанное обстоятельство затрудняет гигиеническое нормирование трудности учебных занятий и профилактику школьного переутомления, ведущего к астенизации.
Учитывая сказанное, в данной работе мы предприняли попытку оценить качественный параметр умственной работоспособности при мыслительной деятельности школьников, основываясь на сн-
стсмной организации нейрофизиологических процессов мозга, о которой судили по электроэнцефалографической активности, зарегистрированной при решении учащимися интеллектуальных задач. С этой целью был организован психофизиологический эксперимент с использованием автоматизированной системы для психофизиологических исследований на базе ЭВМ «Видеотон ЮЮБ» (Ю. М. Пратусевич и соавт.). ЭЭГ регистрировали с 8 референциальных отведений с референтным электродом на мочке ннсилатерально-го уха. Восемь рабочих электродов располагались па поверхности головы по системе 10—20 над затылочной, теменной, височной (средний висок) и лобной областями обоих полушарий. Обследовано 47 здоровых учащихся 5—7-х классов. Интеллектуальные задачи предъявляли автоматически через диапроектор. Испытуемый отвечал путем нажатия на одну из восьми пронумерованных кнопок. Правильность ответов автоматически оценивалась ЭВМ. Автоматически производилась и смена заданий после ответа испытуемого или по истечении 40 с.
Из разнообразных интеллектуальных задач (Г. Айзенк; С. Л. Рубинштейн) мы взяли такие, которые в минимальной степени зависели от уровня знаний, умений, влияния прошлого опыта и вместе с тем были удобны для автоматизации и отражали основные формы интеллектуальной деятельности, позволяя уравнять возможности всех испытуемых. Задачи 1 типа были на классификацию понятий: требовалось исключить из 5 понятий «лишнее» (относящееся к другому классу явлений), задачи II типа были на экстраполяцию числа в числовом ряду (испытуемый должен был обнаружить логический принцип и вставить пропущенную цифру), задачи III типа — на вращение фигур в уме (нужно исключить фигуру, которую нельзя совместить с другими простым поворотом). Программа автоматизированного эксперимента предъявляла 48 задач (по 16 каждого типа) н обеспечивала 4 режима работы: запись данных об испытуемом, калибровку каналов, фон (запись и считывание машиной электроэнцефалографической активности с закрытыми и открытыми глазами без предъявления заданий), задачи (в этом режиме в течение первых 10 с после предъявления задания ЭВМ считывала электроэнце-фалографнческие сигналы, измеряя и запоминая по каждому каналу 1000 мгновенных значений ЭЭГ; программа прекращала считывание ЭЭГ, если уровень сигнала по любому из каналов превышал 100 мкВ). В дальнейшем качество записей просматривал экспериментатор, исключая из дальнейшего анализа артефактные записи. Так было отобрано 1374 электроэнцефалографические реализации в процессе мыслительной деятельности.
Качественный параметр умственной работоспособности определяли по М. В. Антроповой путем учета числа правильных ответов при выполнении
задания, дозированного по времени(40 с) и объе* му (16 задач на каждый тип). Для этого все учащиеся были ранжированы по количеству правильных решений задач каждого типа и определены критерии для 1-й (высокая умственная работоспособность) н 2-й (низкая работоспособность) групп.
Планируя эксперимент, мы исходили из следующей рабочей гипотезы. Мозг при мыслительной деятельности действует как единое дифференцированное целое, как сложная функциональная система в понимании П. К. Анохина. Эти систем-1 ные характеристики нейрофизиологических процессов отражаются в суммарной ЭЭГ основных областей мозга и содержат достаточную информацию для суждения об успешности решения мыслительной задачи. Необходимо было выявить адекватную и неадекватную функциональную организацию работы мозга. С этой целью массив в 1374 электроэнцефалографические реализации подвергли автоматической первичной обработке по алгоритму А. И. Никифорова (Ю. М. Пратусевич и соавт.). В результате в каждой индивидуальной ЭЭГ было выделено 96 исходно измеренных признаков (средние значения индекса, амплитуды, частоты по р-, а-, V-, 6-диапазонам для каждого из 8 отведений). Затем были применены методы многомерной статистики (метод главных компонент и дискриминантный анализ). Выделение главных компонент из огромной массы исходных признаков, содержащихся в 1374 электроэнцефалографических реализациях, позволило решить две задачи: получить небольшое число интегральных и независимых друг от друга признаков, через которые затем можно описать каждую индивидуальную ЭЭГ (12 значениями компонент вместо 4608 коэффициентов корреляции), и физиологически интерпретировать ведущие тенденции в организации ЭЭГ и на этой основе создавать представление о возможных основных физиологических механизмах изучаемой организации в процессе мыслительной деятельности. Независимые наборы однопорядковых компонент (иднек-са, амплитуды, частоты) характеризовали ведущие формы организации электроэнцефалографической активности, отражающие 4 узловых механизма, взаимодействие которых, по-видимому, лежит в основе мыслительной деятельности.
Исследованиями установлено, что первые компоненты характеризуют тип огранизации генерализованных изменений корковой ритмики. Их структура показывает сдвиг частоты в сторону р-ритма (индекс, частота) и генерализованные изменения (амплитуда). Они отражают функционирование механизма общемозговой регуляции возбуждения — торможения при мыслительной работе, поддерживающего состояние активации и, видимо, обеспечивающего смену специфической организации нейронов, необходимой для адекватного восприятия информации. Вторые компоненты характеризуют тип организации зонально-диф-
ференцнрованных изменений ЭЭГ, обратно направленных в передних и задних отделах мозга. Их структура показывает в обоих полушариях четко выраженный лобно-затылочный градиент корковых ритмов во всех частотных диапазонах. Они отражают функционирование механизма регулирования градиента возбуждения — торможения между передними и задними отделами мозга, который поддерживает различие в уровне этих процессов, более выраженных в передних отделах мозга. Третьи компоненты характеризуют тип организации зонально-дифференцированных изменений электроэнцефалографической активности в соседних областях мозга без существенного межполушарного градиента. Их структура показывает пространственно- и частотно-дифференцированные изменения корковой ритмики. Они отражают функционирование механизма сложной частотно- и пространственно-дифференцированной регуляции системных изменений континума возбуждения — торможения в соседних областях мозга без существенных межполушарных изменений корковой ритмики. По-видимому, этот механизм накладывается на предыдущие, модулируя их в соответствии с задачами преобразования информации при мыслительной деятельности. Четвертые компоненты характеризуют тип организации выраженного межполушарного градиента корковой ритмики, сочетающегося с зонально-диф-ференцированными изменениями ЭЭГ в соседних областях коры. Их структура показывает четкие межполушарные асимметрии частотных и амплитудных характеристик ЭЭГ в разных областях коры, больше выраженных в |3-диапазоне; одновременно наблюдается теменно-затылочный градиент возбудимости в левом полушарии и лобно-затылочный — в правом. Данные компоненты отражают функционирование мёханизма, поддерживающего различный уровень возбуждения — торможения в правом и левом полушариях, а также сложные частотно- и пространственно-дифференцированные отношения корковой ритмики в соседних областях. Этот механизм, по-видимому, связан с системной координацией второсигналь-ной деятельности мозга и отражает в сложном характере изменений корковой ритмики функциональную латеризацию в организации мозга при обеспечении преобразования информации в процессе решения мыслительных задач.
Если наше предположение о том, что в основе качественного параметра умственной работоспособности лежит системная организация работы мозга с присущим ей специфическим взаимодействием перечисленных механизмов, верно, то по электроэнцефалографическим проявлениям этой организации при решении определенных задач можно объективно судить о качестве умственной работоспособности в каждой отдельной интеллектуальной задаче. Проверку информативности 4 ведущих форм функциональной Организации целостной работы мозга, выявленных с помощью
обработки данных ЭЭГ методами многомерной статистики, мы проводили путем применения ди-скрнМинантного анализа (ДА) электроэнцефалографических паттернов, разделенных на 1-ю и 2-ю группы работоспособности по количеству правильных решенийзадач данного типа. Недостаточная память ЭВМ «Видеотон ЮЮБ» ограничивала выборку электроэнцефалографических реализ»- < ций для ДА 150 ЭЭГ (каждая из которых описывалась значениями 12 компонент). Распознавание качества умственной работоспособности по задачам I типа проведено на 144 электроэнцефалографических реализациях, зарегистрированных при решении 114 задач (1-я группа состояла из 67 ЭЭГ, 2-я — из 77). Работоспособность в обеих группах правильно распознана по электроэнцефа-лографнческим паттернам в 92% случаев (в 1-й группе по 62 ЭЭГ из 67, во 2-й группе по 71 ЭЭГ из 77). Статистическая достоверность ДА была высокой (/><0,001). Однако решающее правило для ДА было выработано на 144 ЭЭГ задач 1 типа, представляющих собой обучающую выборку. Чтобы доказать информативность решающего правила (т. е. результатов ДА) для других детей, не участвующих в обучающей выборке, были взяты 66 ЭЭГ, которые не использовались в процедуре обучения и поэтому не участвовали в построении решающего правила, являясь для ДА внешним контрольным материалом. Экзамен этих 66 электроэнцефалографических реализаций (25 относились к 1-й группе и 42 — ко2-й) по готовому решающему правилу дал распознавание с точностью 92 % для 1-й группы (23 ЭЭГ из 25) и 92 % < для 2-й (38 ЭЭГ из 41). В обучающую выборку. ДА задач II типа введено 117 электроэнцефалографических реализаций: 46 1-й группы и 71 2-й группы. Качество умственной работоспособности правильно распознано соответственно в 86 % (40 ЭЭГ из 46) н 83 % (59 ЭЭГ из 71). Достоверность ДА была также высокой (/><0,001). Для контрольного исследования взята 71 ЭЭГ, не использованная в процедуре обучения (29 1-й группы и 42 2-й группы). Экзамен показал правильное распознавание умственной работоспособности соответственно в 79 % (23 ЭЭГ из 29) и 80 % (34 ЭЭГ из 42). В обучающую выборку ДА задач III типа была введена 131 электроэнцефалографическая реализация: 71 ЭЭГ 1-й группы и 60 ЭЭГ 2-й группы. Распознавание умственной работоспособности было правильным соответственно в 94 % (67 ЭЭГ из 71) и 88 % (53 ЭЭГ из 60). Достоверность ДА была высокой (/><0,001). Для контрольного исследования взято 68 ЭЭГ (40 1-й группы и 28 2-й группы), не использованные в обучающей выборке. Экзамен этих ЭЭГ подтвердил нашу гипотезу, показав правильное распознавание работоспособности соответственно в 87 % (35 из 40) и 85 % (24 из 28).
Обсуждая результаты данной работы, следует отметить, что ее успех объясняется тем, что в основу рабочей гипотезы, сформулированной нами.
был положен анализ развития физиологии и психологии с позиции общей теории систем, предпринятый П. К. Анохиным (1973, 1975). Он пришел к заключению, что для построения полной естественнонаучной картины деятельности мозга необходимо не слитие или отождествление физиологического и психологического, а такой «концепту-I алии и й мост», который бы вскрыл качественную специфичность интеграции различных нейрофизиологических процессов в единое целое — функциональную систему целостной деятельности мозга человека. Отсюда следовало, что нельзя прямо сопоставлять элементарные физиологические процессы с психическими феноменами, а требуется выявить системные процессы организации целостного мозга, которые качественно отличаются от элементарных и приобретают принципиально новею качество — информационный параметр нейрофизиологической организации, детерминированной внешней средой и отражающей существенные для человека свойства этой среды.
Таким образом, сопоставление информационных параметров системной организации нейрофизиологических процессов при мыслительной работе, отраженных в предложенной нами электроэн-цефалографнческой модели определения умственной работоспособности, и психических явлений мышления производится в одних и тех же категориях, поскольку как информация, так и психика — системные свойства человеческого мозга как целого.
В заключение следует сделать вывод о том, что ^ системный подход позволил сблизить два обширных класса явлений — физиологических и психических, детерминировать психические явления через интегративные системные процессы головного мозга. Тем самым примененный в работе подход позволил сопоставлять категории физиологического и психического, обнаруживать в психологических феноменах нейрофизиологические механизмы отражательной деятельности мозга. При-
менение же методов многомерной статистики к анализу ЭЭГ при решении задачи позволило выявить сложную системную организацию электро-энцефалографнческой активности (ее ведущие формы), в которой отражается системная организация нейрофизиологических процессов мозга, реализующая 4 узловых механизма преобразования информации при мыслительной работе.
Практическое значение настоящей работы состоит в том, что она открывает путь к физиологически обоснованному определению индивидуальных возможностей учащихся в интеллектуальной деятельности, а следовательно, и к гигиеническому нормированию учебных нагрузок с учетом действительной трудности тех или иных учебных предметов.
Литература. Айзенк Г. Проверьте свои способности. М„ 1972.
Анохин П. К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М„ 1968. Анохин П. К.— В кн.; Принципы системной организации
функций. М., 1973, с. 5—61. Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. М„ 1975.
Антропова М. В. — В кн.: Адаптация детей и подростков к учебной и физическим нагрузкам. М., 1979, с. 56—58. Г ромбах С. М. — В кн.: Гигиена детей и подростков. М.,
1978, вып. 6, с. 9—24. Пратцеевич Ю. М.. Соловьев А. В.. Квасов Г. И. — Гиг. и
сан.. 1980, № 9. с. 27—30. Рубинштейн С. Л. О мышлении и путях его исследования. М„ 1958.
Поступила 08.01 81
Summary. Mental working capacity of the 5—7th form schoolchildren was evaluated by systems organization of their EEGs taken during testing. On the basis of the analysis of 1374 EEGs the principal patterns of arrangement were detected, reflecting the 4 main mechanisms of the information processing. Adequate interaction of these mechanisms probably ensures high mental capacity. The suggested method for determination of mental working capacity of schoolchildren with the use of EEGs provides accuracy in 83—92 % (in randomizing) and in 79—92 % (control examination) eases.
УДК 613.735-053.5:371.73
Г. Л. Апанасенко, Д. Г. Мигулева, А. Д. Дубогай, В. А. Шаповалова
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И ДВИГАТЕЛЬНАЯ ГОТОВНОСТЬ К СДАЧЕ НОРМАТИВОВ КОМПЛЕКСА ГТО КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ ДЕТЕЙ 7—9 ЛЕТ
Киевский НИИ медицинских проблем физической культуры
^ Понятие «здоровье» — это не только отсутствие каких-либо функциональных отклонений организма, но и оптимальный уровень функций различных систем, а также гармоничность физического развития ребенка, его функциональные I возможности к обучению, спорту и труду (Г. Н. Сердюковская). Однако это мнение еще недостаточно принимается во внимание на практике. Определяющие признаки здоровья (отсут-
ствие заболевания, гармоническое и соответствующее возрасту физическое и психическое развитие, нормальный уровень функций, отсутствие склонности к заболеваниям) еще не дают информации об адаптационных возможностях организма, необходимость учета которых неоднократно подчеркивалась в литературе. Вместе с тем методические подходы к оценке одного из критериев, характеризующих состояние здоровья
