CC BY
69
УДК 378.172 DOI 10.14526/00_1111_07
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ЭФФЕКТЫ АДАПТАЦИИ СТУДЕНТОВ К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ
О.Б. Кузнецова - кандидат биологических наук, доцент Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
г. Пермь
CROSS EFFECTS OF STUDENTS' ADAPTATION TO PHYSICAL LOADS
O.B. Kuznetsova - candidate of biological sciences, associate professor Perm National Research Polytechnic University,
Perm
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: физическая активность, умственная нагрузка, студенты, частота сокращений сердца.
Аннотация: Физическая нагрузка - самый естественный фактор, воздействующий на человека. Адаптация к физической нагрузке повышает резистентность организма к широкому спектру потенциально повреждающих факторов окружающей среды. Известно, что при действии одних и тех же стрессорных факторов стресс-реакция организма у тренированных к физическим нагрузкам людей менее выражена, чем у малоподвижных, нетренированных людей, и, следовательно, их устойчивость к стрессорным воздействиям выше.
Исследование закономерностей процессов адаптации человека к факторам внешней среды является одной из актуальных проблем современной науки. В процессе адаптации формируются признаки и свойства, которые оказываются наиболее выгодными для организма. Могут наблюдаться перекрестные защитные эффекты адаптации -ситуации, когда адаптация к действию определенного фактора повышает резистентность организма к повреждающему действию других факторов. Материал. В исследовании приняли участие студенты с высоким и низким уровнем двигательной активности. Изучали вегетативные реакции на умственную нагрузку у студентов первых и пятых курсов с разным уровнем физической активности.
Методы: анализ и обобщение научной литературы, анализ содержания ГОС по специальностям 033100 «Физическая культура» и 032200 «Физика», тестирование, методы математической статистики.
Результаты. Чувствительность к стрессорным воздействиям зависит от факторов как внешнего, так и внутреннего характера. Студенты с высоким уровнем физической активности характеризуются более экономной и эффективной работой сердечно-сосудистой системы, как в условиях относительной покоя, так и во время умственной работы. Вегетативные компоненты умственной деятельности также определяются возрастными и гендерными факторами.
Заключение. Результаты сравнительной оценки вегетативных реакций студентов в ответ на умственную нагрузку показывают, что существующие различия обусловлены уровнем физической активности, полом и возрастом. Для достижения значимых
результатов в области активной профилактики заболеваний необходима длительная работа по созданию соответствующей инфраструктуры, воспитанию молодежи на основе принципов здорового поведения.
Keywords: adaptation, physical activity, mental workload, students, heart rate.
Annotation: In natural and working environment a person often feels the influence of unusual, excessive and hard factors, which are not adequate to his nature. In this case physical load is the most natural and ancient factor influencing a person. Adaptation to physical load increases the resistance of an organism to a wide range of potentially harmful factors of environment: altitude hypoxia, ionizing radiation, factors which damage blood circulation system and heart. It is known that in case of a harmful influence of the same stress factors, the stress-reaction of the people trained for physical loads is not so intenive, as the reaction of slow-moving, not trained people and their resistance to stress is higher.
The study of the objective laws of adaptation processes of a person to the factors of environment is one of the urgent problems of a modern science. During adaptation the characteristics and qualities which are the most useful for an organism are formed. There can be cross defensive effects of adaptation - the situations when the adaptation to a definite factor influence increases the resistance of an organism to a harmful influence of the other factors.
Research materials. The students with a high and a low level of motion activity took part in the research. The vegetative reactions to the mental workload of the first-year students and students from the fifth course with different level ofphysical activity were studied.
Research methods: scientific literature analysis and summarizing, the analysis of the State Educational Standards content according to the specialities 033100 "Physical culture" and 032200 "Physics", testing, the methods of mathematical statistics.
Research results. The research results show that the sensitivity towards stress influences depends on the factors of inner and outer character. The students of physical activity are characterized by more effective and economic work of a cardiovascular system, both at rest and during mental work. Vegetative components of the mental work are also defined by age and gender factors: the female students of the fifth course with a high level of physical activity don't have reliable changes of a chronotropic reaction to mental workload. Male students with a low level of physical activity have age differences in heart rate level even at rest.
Conclusion. The results of the comparative evaluation of the students' vegetative reactions to mental workload show that the existing differences are conditioned by the level of physical activity, gender and age. It is proved by the data of a prophylactic meaning of physical exercises in terms of cardiovascular system diseases. However, a real situation in modern Russia is different as physical culture is not so popular among people. In order to achieve results in the sphere of diseases prevention it is necessary to create an infrastructure, to bring up young people on the basis of the principles of healthy behavior.
В природных и производственных условиях человек нередко испытывает влияние необычных, чрезмерных и жёстких факторов среды, не адекватных его природе. При этом физическая нагрузка - самый естественный и древний фактор, воздействующий на человека. Адаптация к физической нагрузке повышает резистентность организма к широкому спектру потенциально повреждающих факторов окружающей среды: высотной гипоксии, ионизирующей радиации, повышается устойчивость организма к факторам, повреждающим систему кровообращения и сердце. Известно, что при действии одних и тех же стрессорных факторов стресс-реакция организма у тренированных к физическим нагрузкам людей менее выражена, чем у малоподвижных, нетренированных людей, и, следовательно, их устойчивость к стрессорным воздействиям выше.
Тесная взаимосвязь моторных и психических функций определяет ключевую роль физической активности в процессе жизнедеятельности. При рассмотрении вопросов, связанных с влиянием уровня физической активности на жизнедеятельность человека, следует выделить несколько основных аспектов. Одним из наиболее важных является
оздоровительное влияние движений. Учитывая, что гипокинезия, являющаяся фактором риска ряда заболеваний (Е.А. Шапошников, 2001; K.E. Powell e.a., 1989; A.V. Rowlands e.a., 1999), свойственна большинству студентов, рациональная физическая активность есть условие повышения общего здоровья, физической и умственной работоспособности (P.O. Astrand, 1992; D. Glenister, 1996; C. Ferron e.a., 1999). Мышечная сила и выносливость положительно коррелируют с уровнем здоровья и качеством жизни (D.E. Warburton e.a., 2001). Так, повышение выносливости, сопровождающееся увеличением потребления кислорода тканями, позволяет значительно повысить уровень максимального потребления кислорода. По данным К. Купера (1976), Г.Л. Апанасенко (1985), уровень МПК, отражающий эффективность процессов транспорта и утилизации кислорода в организме, тесно коррелирует с устойчивостью к заболеваниям, причем во многом определяется степенью двигательной активности (О.В. Коркушко, Ю.Т. Ярошенко, 1996). Величина аэробной мощности оказывает выраженное воздействие на такие факторы риска сердечнососудистых заболеваний, как содержание холестерина, уровень артериального давления (R.G. McMurray e.a., 1998). Поэтому регулярные физические нагрузки рассматриваются как эффективное средство профилактики и лечения многих заболеваний.
Влияние регулярных физических упражнений на вегетативный гомеостаз проявляется в виде снижения симпатического и повышения парасимпатического тонуса в покое (W.L. Kenney, 1985; K. Shin e.a. 1995; M. Huonker e.a.,1996). В то же время воздействие однократной физической нагрузки приводит к увеличению адренергических влияний на физиологические функции, адаптивной перестройке деятельности сердечнососудистой системы, что способствует совершенствованию реакций организма на стрессорные воздействия (D. Lucini e.a., 1997). Увеличение уровня физической активности сопровождается уменьшением симптомов депрессии, тревожности (C.B. Taylor e.a., 1985; S.A. Paluska, T.L. Schwenk, 2000). Использование относительно легкой физической нагрузки вызывает умеренное повышение умственной работоспособности (Н.И. Сапова, Т.А. Павлова, 1983). Аэробные и силовые упражнения улучшают деятельность мозга и когнитивные процессы (K.R. Fox, 1999).
Обучение в высшей школе является сложным и длительным процессом, требующим затрат внутренней энергии, физических усилий и эмоциональной устойчивости. Известно, что физически активные студенты имеют более высокую работоспособность (Maaros, Landor, 2001). Интенсивная интеллектуальная деятельность не только повышает активность головного мозга, но и оказывает влияние на регуляторные системы, работу сердца, тонус сосудов, гемодинамику, метаболизм, состояние организма в целом (Н.С. Егоров, В.П. Загрядский, 1973; Е.В. Белова с соавт., 1987; Б.М. Федоров, 1997; Cattaert e.a., 1982; Callister e.a., 1992; Tulen e.a., 1999). По данным Б.М. Федорова (2001), для этого существует несколько причин. Одна из них - эмоциональное сопровождение интеллектуальной деятельности. Другая причина изменений кровообращения во время интенсивной умственной работы заключается в возрастании потребности головного мозга в обеспечении нервных клеток кислородом и удаление метаболитов. Энергетическое обеспечение и кровоснабжение наиболее активных структур головного мозга во время интенсивной умственной работы значительно возрастает.
Данные о влиянии физической активности на вегетативные реакции при умственной нагрузке в литературе носят единичный характер. На фоне значительного числа работ, посвященных анализу и динамике параметров сердечного ритма, обращает на себя внимание явный недостаток данных об адаптационных изменениях структуры сердечного ритма под влиянием учебных нагрузок у студентов, обучающихся по различным образовательным программам.
Анализ данных литературы свидетельствует, что учебная деятельность большинства студентов осуществляется на фоне постоянного воздействия комплекса факторов риска, среди которых ведущую роль имеют гипокинезия, большой объем информационной нагрузки в условиях дефицита времени и нервно-психическое
напряжение. Возникающее напряжение адаптационных механизмов сопровождается активацией симпатического звена вегетативной регуляции. С одной стороны, это обеспечивает успешное решение учебных задач, с другой - создает основу для развития нарушений функций сердечно-сосудистой, нервной, эндокринной систем. В целом до 1520% студентов имеют ослабленное здоровье (В.В. Балашова, 2005).
Спектр вегетативных реакций при умственной нагрузке включает комплекс гуморальных и нервных механизмов, которые обусловливают мобилизацию сердечнососудистой системы, симпато-адреналового звена регуляции и активацию эмоциогенных структур. Очевидно, что в условиях напряженной умственной деятельности могут создаваться условия, ведущие к формированию типичных стрессорных изменений и развитию донозологических нарушений, способных трансформироваться в патологические процессы.
Нарастание напряженности умственного труда является одной из причин повышения заболеваемости работников, в том числе и учащейся молодежи. Это делает актуальным изучение как механизмов адаптационных процессов, так и средств, способных уменьшить влияние факторов риска для здоровья в процессе напряжённой умственной деятельности.
Поскольку уровень физической активности в значительной мере определяет соотношение симпатических и парасимпатических влияний, очевидно, что он может модулировать вегетативный контроль умственной деятельности студентов. Однако этот вопрос не получил должного рассмотрения в научной литературе.
Не менее важным аспектом изучения вегетативных реакций при умственной работе следует считать гендерный фактор. Имеющиеся сведения о гендерных особенностях реакций на умственную нагрузку носят противоречивый характер - от полного отрицания гендерных различий (Jones e.a., 1996) до вывода о большей распространенности патологии сердечно-сосудистой системы у мужчин, занятых умственным трудом, по сравнению с женщинами (Eller, 2007).
Цель работы: выявление особенностей вегетативных реакций при умственной нагрузке у студентов 17-18 и 21-23 лет с разным уровнем физической активности.
Методика. Мы изучали гемодинамические показатели студентов с разным уровнем физической активности в условиях фона и при дозированной умственной нагрузке.
Исследование проводили на студентах обоего пола первых и пятых курсов Пермского государственного педагогического университета. Всего в исследовании участвовали 186 студентов. Возраст первокурсников составлял 17-18 лет, студентов пятого курса - 21-23 года. Испытуемые были разделены на две группы. В группу 1 вошли студенты с высоким уровнем двигательной активности, обучавшиеся на факультете физической культуры. Группу 2 составили студенты с низким уровнем двигательной активности, обучающиеся на физическом факультете. Оценку уровня регламентированной физической активности проводили путем анализа содержания ГОС по специальностям 033100 «Физическая культура» (группа 1) и 032200 «Физика» (группа 2) и учета дополнительных занятий оздоровительной физической культурой и спортом. Рассчитывали средненедельный объем физической нагрузки по соответствующему учебному плану для студентов I и V курсов обоих факультетов. В соответствии с этим объем средненедельной физической нагрузки по специальности 033100 на I и V курсе составлял 16 и 10 часов соответственно, по специальности 032200 - 4 часа на I курсе, на V курсе занятия по физическому воспитанию в учебном плане не предусмотрены.
В качестве умственной нагрузки испытуемым предлагалось перемножение в уме двухзначных чисел.
Результаты. При оценке вегетативных реакций на умственную нагрузку у студентов с разным уровнем физической активности выявлен ряд особенностей.
В условиях фона величина ЧСС у студенток с высоким уровнем двигательной активности находится на одном уровне как в начале обучения, так и к моменту окончания
университета. Однако реакция организма на умственную нагрузку у студенток I и V курсов существенно различается. Если у студенток 17-18 лет умственная нагрузка вызывает статистически значимое учащение пульса, то на V курсе достоверных изменений хронотропной реакции не выявляется. Это можно рассматривать как специфический результат долговременной адаптации к учебной работе. У студенток с низким уровнем физической активности возрастные различия хронотропной реакции на умственную нагрузку отсутствуют. Несмотря на постоянное воздействие умственной нагрузки в условиях обучения на физическом факультете, признаков долговременной адаптации со стороны сердечно-сосудистой системы у студенток не обнаруживается.
Таблица 1
Показатели ЧСС (уд/мин) у девушек с разным уровнем физической активности в условиях
относительного покоя и умственной нагрузки
Возраст, г. Группа 1 Группа 2
Фон УН Фон УН
17-18 78,00 ± 2,51 87,94 ± 2,77 *** 82,68 ± 2,32 96,36 ± 2,61 ***1
21-23 78,23 ± 2,21 81,50 ± 3,46 80,39 ± 2,59 94,22 ± 3,39 ***1
Примечание: 1. *- p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001 к величине показателя в фоне (^тест для связанных выборок); 1 - p<0,05; 11 - p<0,01 к величине соответствующего показателя в группе 1.
Очевидно, что умственная деятельность у девушек с низким уровнем физической активности осуществляется на фоне повышенных энергетических затрат в отличие от девушек группы 1, у которых наблюдаются проявления феномена экономизации физиологических функций, свойственного тренированным лицам (А.Г. Дембо, Э.В. Земцовский, 1989).
У юношей 17-18 лет так же, как и у девушек, характер и величина вегетативных сдвигов в ответ на умственную нагрузку существенным образом зависят от уровня физической активности. Анализ хронотропной реакции показывает, что у юношей с высоким уровнем физической активности прирост ЧСС в ответ на умственную нагрузку составил 6 уд/мин (8,1 %), а в группе 2 - 16,4 уд/мин (21,5 %). Такое различие может иметь в своей основе изменение вегетативного баланса в ответ на умственную нагрузку.
Таблица 2
Показатели ЧСС (уд/мин) у юношей с разным уровнем физической активности в условиях
относительного покоя и умственной нагрузки
Возраст, г. Группа 1 Группа 2
Фон УН Фон УН
17-18 74,35 ± 1,58 80,40 ± 1,43*** 76,24 ± 2,20 92,66 ± 2,71 ***11
21-23 71,59 ± 2,37 81,34 ± 2,52*** 82,28 ± 3,18 111 94,44 ± 3,60 ***11
Примечание: 1.** - p<0,01; *** - p<0,001 к величине показателя в фоне (^тест для связанных выборок); 11 - p<0,01; 111 - р<0,001 к величине соответствующего показателя в группе 1.
Между возрастными категориями у студентов с высоким уровнем физической активности значимые различия как в условиях фона, так и при умственной нагрузке отсутствуют. Таким образом, процесс долговременной адаптации к умственной нагрузке не затрагивает хронотропную реакцию сердца у юношей группы 1. У студентов с низким уровнем физической активности возрастные различия уровня ЧСС выявляются уже в состоянии покоя (табл. 2).
У юношей 21-23 лет ЧСС значимо выше, чем у студентов 17-18 лет. Можно предполагать, что с возрастом у лиц с низкой физической активностью происходит увеличение роли симпатической регуляции в организации сердечного ритма.
Результаты сравнительной оценки вегетативных реакций студентов в ответ на
- 58 -
умственную нагрузку показывают, что существующие различия обусловлены уровнем физической активности, полом и возрастом. Среди студентов с высокой физической активностью девушки характеризуются большей устойчивостью к воздействию ментальных раздражителей, чем юноши.
Анализ хронотропной функции сердца и показателей гемодинамики подтверждает значение физической активности для вегетативного обеспечения умственной работы. Лица с высоким уровнем физической активности отвечают на умственную нагрузку менее выраженными вегетативными сдвигами. Это также подтверждает данные о профилактическом значении физических упражнений в отношении заболеваний сердечнососудистой системы. По существу, при всех спортивных тренировках, предусматривающих периодическое возникновение соревновательных ситуаций, речь идёт о комбинированной адаптации к физической нагрузке и стрессорным ситуациям.
Процессы адаптации к физической нагрузке совершенствуют механизмы аэробного энергообеспечения, гемодинамики и обусловливают смещение вегетативного баланса в сторону преобладания парасимпатических механизмов.
Однако необходимо помнить, что положительный перекрёстный эффект адаптации проявляется лишь при рациональном дозировании физической нагрузки, которое адресовано здоровому организму. При неправильной организации тренировочного процесса даже устойчивая, достаточно высокая адаптация к физической нагрузке может иметь свою биологическую или структурную цену: прямое изнашивание функциональной системы, на которую при адаптации падает главная нагрузка или явления отрицательной перекрёстной адаптации, нарушение других функциональных систем, не связанных с физической нагрузкой.
Заключение. Влияние уровня физической активности на вегетативное обеспечение умственной деятельности студентов 17-18 и 21-23 лет опосредуется путем адаптивных изменений вегетативного баланса и механизмов аэробного обмена. У студентов с низким уровнем регламентированной физической активности в условиях умственной деятельности наблюдается значительное увеличение частоты пульса.
Уровень физической активности также определяет специфику гендерных различий вегетативных реакций на умственную нагрузку. В возрасте 21 -23 лет комплекс вегетативных реакций на умственную нагрузку у девушек с высоким уровнем физической активности существенно меньше, чем у юношей.
Таким образом, адаптация студентов к физическим нагрузкам способствует более экономной и эффективной работе сердечно-сосудистой системы при умственных нагрузках.
Результаты нашей работы свидетельствуют о том, что вегетативные проявления умственной деятельности в большой мере зависят от уровня физической активности студентов. Это подтверждают данные о профилактическом значении физических упражнений в отношении заболеваний сердечно-сосудистой системы. Однако реальная ситуация в современной России такова, что распространение физической культуры среди населения носит весьма ограниченный характер. Для достижения значимых результатов в области активной профилактики заболеваний необходима длительная работа по созданию соответствующей инфраструктуры, воспитанию молодежи на основе принципов здорового поведения.
Литература
1. Балашова, В.В. Здоровьеформирующие технологии в физическом воспитании студентов Тольяттинского государственного университета / В.В. Балашова // Теор. и практ. физ. культ. - 2005. - 3. -С43-45.
2. Дембо, А.Г. Спортивная кардиология / А.Г. Дембо, Э.В. Земцовский. - Л. : Медицина. - 1989. -
464 с.
3. Федоров, Б.М. Стресс, кардиологические аспекты / Б.М. Федоров // Физиология человека. - 1997. - Т. 23. - № 2. - С. 89-99.
4. Eller, N.H. Total power and high frequency components of heart rate variability and risk factors for atherosclerosis / N.H. Eller // Auton. Neurosci. - 2007. - V. 131. - N. 1-2. - P. 123-130.
- 59 -
5. Jones, P.P. Gender does not influence sympathetic neural reactivity to stress in healthy humans / P.P. Jones, M. Spraul, K.S. Matt, D.R. Seals, J.S. Skinner, E. Ravussin // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. - 1996. -V. 270. - N 1. - P. 350-357.
6. Maaroos, J. Anthropometric indices and physical fitness in university undergraduates with different physical activity / J. Maaroos, A. Landor // Anthropol. Anz. - 2001. - V. 59. - N 2. - P. 157-163.
Bibliography
1. Balashova, V.V. Health - forming technologies in physical upbringing of students from Tolyatti State University / V.V. Balashova // Theory and practice of physical culture. - 2005. - 3. - P. 43-45.
2. Dembo, A.G. Sport cardiology / A.G. Dembo, E.V. Zemtsovkiy. - Leningrad: Medicine. - 1989. - 464 p.
3. Fedorov, B.M. Stress, cardiological aspects / B.M. Fedorov // A person's
physiology. - 1997. - Volume 23. - No 2. - P. 89-99. 4. Eller, N.H. Total power and high frequency components of heart rate variability and risk factors for atherosclerosis / N.H. Eller // Auton. Neurosci. - 2007. - V. 131. - No. 1-2. - P. 123-130.
5. Jones, P.P. Gender does not influence sympathetic neural reaction to stress of healthy humans / P.P. Jones, M. Spraul, K.S. Matt, D.R. Seals, J.S. Skinner, E. Ravussin // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiology - 1996. - V. 270. - No 1. - P. 350-357.
6. Maaroos, J. Anthropometric indices and physical fitness of University graduates with different physical activity / J. Maaroos, A. Landor // Anthropol. Anz. - 2001. - V. 59. - No 2. - P. 157-163.
Статья поступила в редакцию 06.06.2014 г.
