CC BY
6
при дальнейшем планировании развития сети оз- для проведения научных исследований по пробле-
доровительных учреждений в республике, а также мам краевой курортологии.
ЛИТЕРАТУРА
Воронин Н. М., Альбер В. О., Сергеев В. Н. и др. — Литвинов Я. Я., Маркосян Т• М. —кн.: Гигиена пла-
В кн.: Вопросы экспериментальной и клинической ку- нировкн и благоустройства городов. М., 1974, с. 99—
рортологии и физиотерапии. М., 1973, с. 264. 101. Данилов Ю. Е. — Вопр. курортол., 1970, №6, с. 481 —
486. Поступила 31/1 1980 г.
Методы исследования
УДК 371.7Лв1в.831-073.97-053.6
Ю. М. Пратусевич, А. В. Соловьев, Г. И. Квасов
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ (СИСТЕМЫ ШКОЛЬНИКОВ ¿В ТЕЧЕНИЕ
УЧЕБНОГО ГОДА
Институт гигиены детей и подростков Министерства здравоохранения СССР, Москва
)В предыдущей работе (Ю. М. Пратусевич и со-it авт., 1980) мы обратили внимание на то, что наиболее полные данные о функциональном состоянии центральной нервной системы человека дает суммарная электроэнцефалограмма (ЭЭГ), записанная с основных областей моэга. объясняется тем, что такая ЭЭГ отражает работу множества нейронных ансамблей, вовлеченных в ту или иную деятельность организма и позволяет исследовать состояния мозга на коротких эпохах анализа, соразмерных протеканию психофизиологических процессов.
Методика имитации визуального анализа ЭЭГ с помощью автоматизированной системы для психофизиологических исследований на базе управляющей ЭВМ «Видеотон ЮЮБ», как и обоснование од-^ ного из методов применения факторного (компонентного) анализа данных ЭЭГ, были нами описаны (Ю. М. Пратусевич и соавт., 1980). Компонентный анализ детально разработан Hottelrng в 1933 г. В последнее время он эффективно применяется в нейрофизиологических (П. В. Бундзен и соавт.; John и соавт.) и электроэнцефалографических (М. А. Каган и М. Ю. Симонов; Е. А. Жирмунская и соавт.; Ю. М. Пратусевич и Г. И. Квасов) исследованиях. Метод главных компонентов позволяет получить некоррелированные линейные комбинации признаков, дисперсии которых располагаются в убывающем порядке. С помощью многофакторного анализа можно описать огромное число первоначально взятых признаков небольшим числом главных компонент и факторов, которые имеют независимый характер. Практика показывает, что t# 4 первые главные компоненты вносят большой вклад в суммарную дисперсию признаков ЭЭГ. Их оказывается достаточно для того, чтобы разобраться в скрытой внутренней связи и зависимо-
сти между исходными параметрами ЭЭГ, что важно для изучения физиологических механизмов динамики функционального состояния центральной нервной системы школьников в течение учебного года.
Мы использовали факторный анализ для оценки изменений функционального состояния центральной нервной системы школьников с 1-го по 8-й класс в течение учебного года. Учащихся обследовали каждую учебную четверть.
Результаты 859 исследований ЭЭГ учащихся, включающие данные внутригодовых срезов по всем 8 классам, были подвергнуты многофакторному анализу, в результате чего общая вариабельность исходных признаков ЭЭГ всей выборки оказалась представленной в компактной форме в виде 4 главных компонент и 4 факторов. Содержательную интерпретацию полученных компонент и факторов проводили на основании матриц данных, которые для удобства физиологической трактовки мы привели к следующей форме: каждая из 8 строк матрицы представляет собой одно из отведений ЭЭГ (с левой затылочной области вверху до правой лобной внизу), а каждый из 9 столбцов матрицы — частотные поддиапазоны ЭЭГ (от б-ритма слева до ритма (5-2 справа). Цифры обозначают коэффициенты корреляций отдельных областей мозга и частотных поддиапазонов по данной компоненте или фактору с исходно измеренным основным показателем ЭЭГ. Такая форма представления результатов первого этапа факторного анализа ЭЭГ является, по нашему мнению, наиболее целесообразной, так как наглядно представляет пространственно-частотную организацию электрической активности мозга. Эту предлагаемую нами матричную форму представления данных можно использовать в факторном анализе ЭЭГ.
Матрица компоненты I индекса ЭЭГ
Примечание. ЗЛиЗП — затылочные левая и правая, ТЛ и ТП — теменные левая и правая, ВЛ и ВП — височные левая и правая, ЛЛ и ЛП — лобные левая и правая области мозга.
В качестве иллюстрации приведем компоненту I индекса ЭЭГ, полученную по материалам 859 исследований (см. таблицу). Собственное значение этой компоненты эквивалентно 17 из 72 признаков и она покрывает 23,6% от общей дисперсии исходных параметров.
Из таблицы видно, что компонента I положительно коррелирует с индексом ЭЭГ в частотных диапазонах от 1 до 11 Гц <6 первых столбцов) и отрицательно — в диапазонах от 11 до 25 Гц (3 последних столбца). Высокие показатели положительной корреляции наблюдаются в области частот 1—9,5 Гц. В диапазоне 6- и Ф-ритма (1—4,5 Гц), а также а-ритма (8—9,5 Гц) положительная корреляция в задних отделах мозга (правые и левые затылочные области) достигает 0,71—0,73. Это означает, что увеличение компоненты I индекса ЭЭГ связано с возрастанием индекса в диапазоне частот 6-, <Ы, а-1 и его снижением в области высоких частот (особенно диапазона р — 13—25 Гц — в задних отделах). Физиологический смысл компоненты I в том, что она отражает смещение электрической активности мозга в сторону низких частот. Это правомерно интерпретировать как усиление процессов синхронизации, связанных с внешним (запредельным) торможением, характерным для умственного утомления.
Повернутая матрица фактора I индекса ЭЭГ также указывает на высокую положительную корреляцию в передних и задних отделах мозга в диапазоне частот 1—6 Гц. Физиологическая сущность фактора I аналогична компоненте I индекса: с их увеличением возрастает индекс ЭЭГ в низкочастотном диапазоне.
Собственное значение компоненты I амплитуды ЭЭГ эквивалентно 34 из 72 признаков и она покрывает 48% от общей дисперсии исходных параметров. Все значения коэффициентов корреляции положительны. В диапазоне 1—6 Гц в задних отделах (ЗЛ, ЗП, ТЛ, ТП) положительная корреляция достигает 0,78—0,80, а в а-диапазоне (8—13 Гц) составляет 0,80—0,82. Следовательно, с увеличением компоненты I растет амплитуда во всех ча-
стотных диапазонах и во всех областях мозга, но особенно сильно — в 6-, и а-диапазоне. Это указывает на процесс синхронизации, связанный с внешним торможением. Аналогичный физиологический смысл имеет фактор I амплитуды ЭЭГ.
Собственное значение компоненты I дисперсии амплитуды ЭЭГ эквивалентно 26 из 73 признаков и покрывает 36% от общей дисперсии исходных параметров. Все корреляции компоненты I с дисперсией амплитуды положительны, а в диапазоне а-1 (8—9,5 Гц) в задних отделах достигают 0,76—0,78. Физиологический смысл данной компоненты в том, что с ее увеличением повышается дисперсия амплитуды, что следует интерпретировать как отсутствие застойности, инертности в процессах синхронизации ЭЭГ, вызванной учебной нагрузкой в течение года. По физиологическому смыслу фактор I дисперсии амплитуды ЭЭГ аналогичен компоненте I дисперсии амплитуды.
Второй этап факторного анализа заключается в том, что на ЭВМ решается обратная факторная задача: каждое индивидуальное исследование ЭЭГ описывается в значениях веса компонентов и факторов отдельно по индексу, амплитуде и ее дисперсии. В дальнейшем мы работали с этими показателями как с исходными данными, вычисляя средние по классам и четвертям. Значимость различий средних между четвертями проверяли по непараметрическому критерию знаков Диксона и Муда. В каждом классе сравнивали между собой средние значения компонент и факторов между второй и третьей и между третьей и четвертой четвертями. Подсчитывали число однонаправленных изменений, которое затем сравнивали с табличным значением критерия знаков.
Расположив средние значения весов компонент и факторов по каждому классу с 1-го по 8-й, мы получили продольный срез, характеризующий возрастную тенденцию изменения электрической активности мозга школьников. Этому было посвящено наше предыдущее сообщение (Ю. М. Пратусевич и соавт., 1980). Выявленная возрастная тенденция ЭЭГ характеризовалась сдвигом электрической ак-
тивности в сторону выс них частот, уменьшением амплитуды ЭЭГ и ее дисперсии во всех отделах мозга и частотных диапазонах. Расположив средние значения весов компонент и факторов в каждом классе по четвертям (поперечный срез), получили картину внутригодовой динамики ЭЭГ в каждом * с 1-го по 8-й класс.
Необходимо отметить, что кратковременные функциональные сдвиги физиологических показателей у детей в результате воздействия внешних факторов, приводящих к накоплению хронического умственного утомления, нужно рассматривать на фоне необратимых и долговременных изменений, обусловленных онтогенетическим созреванием морфофизиологического субстрата головного мозга ребенка. Эти две тенденции заведомо должны быть противоположны по направленности, так как онтогенез, повторяя в общих чертах филогенез, у человека направлен на развитие приспособляемости к общеприродным и социальным условиям жизни. Утомление же уменьшает успешность умственной работы (сокращается количество работы, снижается качество, нарушается координация различных операций), т. е. ухудшает результаты продуктивной деятельности человека. Функциональ-<» ные изменения накладываются на онтогенетические и как бы на время в некоторых функциях замедляют этот фундаментальный процесс. Отсюда следует, что внутригодовые различия показателей мозговой активности, как правило, не достигают статистически значимого уровня, а проявляются в виде тенденций. На основании изложенных физиологических соображений, однако, любая тенденция, противоположная возрастной, даже если она не достигает уровня статистической значимости, должна рассматриваться как физиологически значимый индикатор ухудшения функционального состояния центральной нервной системы, вызванного умственным утомлением.
Рассмотрим внутригодовую тенденцию изменений А ЭЭГ у учащихся 1—8-х классов на фоне их возрастной динамики. Последняя характеризовалась уменьшением компоненты I и увеличением компоненты II индекса ЭЭГ. У первоклассников компонента I возрастала между четвертями с 0,25 до 0,68, у второклассников — с 0,38 до 0,86, а у третьеклассников — с —0,08 до 0,35, у четвероклассников — с —0,3 до 0,02, у пятиклассников — с 0,1 до 0,2, у шестиклассников — с —0,38 до 0,18, у семиклассников — с —0,6 до —0,36, у восьмиклассников—с —0,37 до —0,17. Компонента II индекса имела тенденцию к уменьшению между четвертями. Увеличение компоненты I свидетельствовало о том, что во второй половине учебного года, как правило, происходит сдвиг электрической активности в сторону низких частот (см. таблицу) и это противоположно возрастной тенденции. На-* блюдаемая склонность к уменьшению компоненты 11 индекса во второй половине учебного года также свидетельствовала о сдвиге ЭЭГ в сторону низких частот. Та же картина выявлена при рассмотрении
факторов I и III индекса. Возрастная тенденция характеризовалась уменьшением фактора I с 8,5 (1-й класс) до —9,5 (8-й класс) и, наоборот, увеличением фактора III соответственно с —7,3 до 3,7. Фактор I при сравнении между указанными четвертями значимо возрастал у учащихся всех классов, кроме 5-х и 6-х, у учеников которых между второй и третьей четвертями отмечена лишь тенденция к увеличению этого фактора.
Возрастная тенденция компонент I и 111 амплитуды ЭЭГ характеризовалась их уменьшением, что соответствовало снижению амплитуды ЭЭГ по всем частотным диапазонам. Внутригодовая тенденция, наоборот, характеризовалась увеличением компонент I и III. Компонента I возрастала между четвертями второго полугодия у учащихся всех классов, кроме 1-го и 7-го, у которых наблюдалась лишь склонность к незначительному увеличению этой компоненты между третьей и четвертой четвертями. Компонента III также увеличивалась к концу учебного года у учеников всех классов, кроме 3-го, у которых она была слабо выражена лишь между третьей и четвертой четвертями. Возрастная тенденция факторов I—IV амплитуды проявлялась в четко выраженном уменьшении с 3,5 ... 8,5 до —7,0 ...—11,5. Внутригодовая динамика свидетельствовала об увеличении I, III и IV факторов (1, 3 и 7-й классы) между указанными четвертями, а также всех четырех факторов у учащихся 2, 4, 5, 6 и 8-х классов. Таким образом, увеличение компонент и факторов амплитуды ЭЭГ свидетельствовало о повышении ее во второй половине учебного года, что указывает на процесс синхронизации, связанный с развитием внешнего торможения во всех областях мозга по всем частотным диапазонам, особенно в задних отделах мозга в диапазоне 1—6 и 8—13 Гц.
Возрастная тенденция компонент I и 11 дисперсии амплитуды ЭЭГ: уменьшение компоненты I и увеличение компоненты II. Внутригодовая динамика между четвертями второго полугодия: возрастание компоненты I у учащихся всех классов, кроме 3-го, у которых она не имела видимых изменений, сокращение компоненты II у учеников всех классов, кроме 8-го, у которых она оставалось без существенных изменений. Возрастная тенденция факторов I—IV дисперсии амплитуды ЭЭГ: факторы I и III уменьшались, факторы II и IV увеличивались. Внутригодовая динамика между четвертями второго полугодия: факторы I и III увеличивались у учеников 2, 4, 5, 6, 7 и 8-го классов, а у учащихся 1-го и 3-го классов увеличивался фактор I и уменьшался фактор III; факторы II и IV уменьшались у учеников всех классов, кроме 5-го, у которых между второй и третьей четвертями уменьшался фактор II, а фактор IV существенно не изменялся. Таким образом, внутри-годовая тенденция изменения дисперсии амплитуды противоположна возрастной тенденции изменений компонент и факторов этого показателя. Другими словами, дисперсия амплитуды ЭЭГ во второй по-
ловине учебного года возрастала. Это очень важный, хотя и не измеряемый традиционно показатель. Физиологический смысл его в том, что процесс синхронизации в виде повышения амплитуды ЭЭГ и связанное с ним запредельное торможение в различных отделах мозга, проявляющееся в различных частотных диапазонах ЭЭГ, носят не застойный, инертный характер, а подвижный и не-
стойкий и поэтому относительно легко может быть устранено специальными гигиеническими мероприятиями, например специальным двигательным режимом (Ю. М. Пратусевич и соавт., 1975), дополнительными факторами питания (Ю. М. Пратусевич и К. А. Лисицына), сокращением домашних заданий и увеличением времени пребывания на свежем воздухе (Ю. М. Пратусевич).
ЛИТЕРАТУРА
Бундэен П. В., Василевский Н. Н., Каплуновский А. С. и др. — Физиол. ж. СССР, 1971, т. 57, с. 969—973.
Каган М. А., Симонов М. Ю. — Физиология человека, 1978, т. 4, с. 363—366.
Жирмунская Е. А., Фомичева Г. П., Бухштабер В. М. и др. — Там же, 1979, т. 5, с. 614—624.
Пратусевич Ю. М. Умственное утомление школьника. М., 1964.
Пратусевич Ю. М., Квасов Г. И. — В кн.: Адаптация детей и подростков к учебной и физическим нагрузкам. М., 1979, с. 91-92.
Пратусевич Ю. М., Лисицына К. А. — Педиатрия, 1974 № 11, с. 65—70.
Пратусевич Ю. М., Соловьев А. В.. Квасов Г. И. — Гиг. и сан., 1980, № 9, с. 27.
Пратусевич Ю. М., Сухарев А. Г., Чернов А. И. — В кн.: Гигиенические основы физического воспитания н спорт« детей и подростков. Таллин, 1975, с. 135—137.
Hotteling Н. J. — Educ. psychol., 1933, v. 24, p. 417—441.
John E. R., Walker P., CatwoodD. et at. — Electroenceph. clin. Neurophysiol., 1973, v. 34, p. 33—34.
Поступила^20/11 1980 г.
УДК 612.112.3 + 612.016.1+612.45+ 612.891.017.2:612.766.1
А. Г. Сухарев, Н. Н. Суханова, Л. А. Симонова, М. С. Осипова
СТЕПЕНЬ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ФАГОЦИТОЗА, ФЕРМЕНТАТИВНОЙ И СИМПАТИКО-АДРЕНАЛОВОЙ СИСТЕМ КАК КРИТЕРИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМ
Центральный институт усовершенствования врачей; Институт гигиены детей и подростков Министерства здравоохранения СССР, Москва
При оценке воздействия физических > нагрузок на растущий организм ведущее диагностическое значение- имеет не столько реакция отдельных систем, сколько характер межсистемных взаимодействий, отражающих адаптацию организма к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды.
Согласно современным представлениям, важную роль в регулировании гомеостаза играют фагоцитарная и ферментативная активность лейкоцитов крови, а также симпатико-адреналовая система. Степень взаимосвязи данных систем при выполнении физических нагрузок взята нами в качестве критерия оценки функционального состояния целостного организма.
Исследовано 22. спортсмена-пловца в возрасте от 9 до 11 лет. Основываясь на частоте пульса во время работы и уровне молочной кислоты в крови после тренировки мы выделили три вида физической нагрузки: малая, средняя и большая. Малая характеризовалась частотой пульса менее 160 в минуту и содержанием молочной кислоты в крови менее 48 мг%. При средней нагрузке частота пульса была от 160 до 170 в минуту, а уровень молочной кислоты в крови достиг 52мг%. Большая нагрузка вызывала частоту пульса более 175 в минуту и увеличение количества молочной кислоты в крови выше 52 мг%. До и после выполнения каж-
дой нагрузки изучали и оценивали фагоцитарную активность лейкоцитов крови: процент фагоцитоза (ПФ), фагоцитарный индекс (ФИ), индекс перева- , ривания (ИП) по методике В. М. Берман и Е. М. Славской в модификации А. П. Волковой и О. Г. Алексеевой. Ферментативную активность лейкоцитов оценивали по уровню активности мие-лопероксидазы (МП), сукцинатдегидрогеназы (СДГ) ^ и а-глицерофосфатдегидрогеназы (а-ГФДГ), определяемых по методу В. Лилли и Р. П. Нарциссова. Симпатико-адреналовую систему оценивали по выделению катехоламинов — адреналина (А) и норадреналина (НА) — с мочой по методу Э. Щ. Матлиной и соавт.
Характер реакций каждой из указанных систем первоначально изучали автономно с помощью различных физических нагрузок. Выявлены разнонаправленные сдвиги по сравнению с исходными данными: в одних случаях происходило усиление активности изучаемых систем, сопровождающееся повышением показателей, в других — их угнетение (табл. 1).
Так, с увеличением тяжести нагрузки уменьшилось число случаев повышения показателей фагоцитоза, активности МП и экскреции А и НА. В ряде случаев отмечено увеличение частоты реакций, характеризующихся возрастанием показателей по сравнению с исходными. Это наблюдалось
