CC BY
16УДК 612.821
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И УСПЕВАЕМОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ СТУДЕНТОВ РАЗНЫХ
ХРОНОТИПОВ
Ю.Л. Веневцева, А.Х. Мельников, А.В. Федотова Медицинский институт Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Тульский
государственный университет», Тула, Россия Ключевые слова: циркадианные ритмы, вариабельность сердечного ритма, студенты, успеваемость
Аннотация. С целью изучения влияния циркадианного хронотипа на успеваемость, когнитивные функции и состояние вегетативной нервной системы 399 студентов (280 девушек и 119 юношей) 4 и 6 курсов медицинского института в 2016-2017 гг. прошли тестирование по программе «Валеоскан 2». Вегетативный статус оценивали по данным вариабельности сердечного ритма в области временного и спектрального анализа.
У девушек утреннего хронотипа при тестировании в утренние часы (9.30-11.00) был выше симпатический тонус по сравнению с вечерним хронотипом, а у юношей - наоборот. Средний балл успеваемости за 6 лет обучения у лиц утреннего хронотипа, независимо от пола, был выше по сравнению с вечерним, что подтверждается более высоким качеством выполнения различных психофизиологических тестов.
PSYCHOPHYSIOLOGICAL FEATURES AND ACADEMIC PERFORMANCE IN CONTEMPORARY STUDENTS WITH DIFFERENT CHRONOTYPE
Yu.L. Venevtseva, A.Ch. Melnikov, A.V. Fedotova Medical institute of Tula State University Key words: circadian rhythms, heart rate variability, students, academic performance
Annotation. The purpose of this study was to evaluate if chronotype could influence autonomic cardiac control, executive function and academic achievement in medical students. 280 females and 119 males 4-6th year students underwent psychophysiological testing ('Valeoscan 2"). Autonomic state was assessed using heart rate variability in time and frequency domains.
Morning-type females during morning hours (9.30 - 11.00 a.m.) present a significantly higher sympathetic tone than Evening-types, but males show opposite
pattern. Mean academic achievement score during 6 year of education both in females and males Morning-types was higher than in Evening-types. This fact is confirmed by better different cognitive tests' results performed in the morning in Morning-types both females and males.
Введение. Повышение эффективности обучения и академической успеваемости в высшей школе являются в настоящее время актуальными педагогическими проблемами. Предполагается, что одним из факторов, влияющим на успеваемость, может быть характер циркадианной организации физиологических функций.
Лица утреннего типа больше времени затрачивают на решение необычных задач, действуют более осмотрительно и с меньшей склонностью к риску, чем лица вечернего типа [2]. Оценки у лиц утреннего хронотипа (ХТ) была выше, чем у вечернего, во время экзаменов в первую половину дня [1], что объясняют худшим качеством сна и его большей депривацией у «сов» [3].
Более позднее начало учебных занятий в университете (в 11 или 12 часов утра) для студентов является оптимальным, однако любое время не является лучшим для лиц одного или нескольких ХТ, поэтому теоретическая модель должна включать три времени, включая одно после обеда [4].
Лишь отдельные авторы изучали гендерные различия успеваемости в связи с ХТ. Было обнаружено неблагоприятное влияние вечернего ХТ на физическое и умственное здоровье, сон, академическую успеваемость, особенно в молодом возрасте и у лиц женского пола [5]. Выявили положительную взаимосвязь между добросовестностью, успеваемостью и выраженностью утренних черт, и отрицательная - между добросовестностью и тревожностью, при этом значимые корреляции зависели от пола у лиц вечернего и промежуточного типов [6].
Несмотря на то, что вегетативная нервная система играет важную роль в уровне успеваемости, лишь единичные исследования были посвящены изучению вариабельности сердечного ритма (ВСР) у лиц разного пола и ХТ. Так, студентки вечернего ХТ имели достоверно более высокую ЧСС и систолическое АД, но более низкую ВСР, чем утреннего ХТ, как в фоне, так и при стрессовой арифметической нагрузке в первой половине дня [7].
Целью настоящей работы явилось изучение психофизиологических показателей, в том числе вегетативной нервной системы, в связи с успеваемостью у юношей и девушек разных ХТ, обучавшихся на разных курсах медицинского института.
Методы и организация исследований. Осенью 2016 года в межкафедральной лаборатории мониторинга здоровья были обследованы 132 русскоязычных студента 4 курса (91 девушка и 41 юноша), весной 2017 года - 97 студентов 6 курса (72 девушки и 25 юношей) и осенью 2017 года - 170 студентов 4 курса (117 девушек и 53 юноши). Все 399 студентов прошли компьютерное тестирование по программе «Валеоскан 2» (Веневцева Ю.Л., Мельников А.Х., Антоненко С.В., 2013), включающей 45 вопросов и 6 психофизиологических тестов: корректурную пробу, тест Мюнстерберга, цветовой тест М.Люшера (8-цветовой ряд с оценкой положения цветов по А.Х.Мельникову, 1997), тесты «Индивидуальная минута», «Память на образы», «Исключение понятий».
Вегетативный тонус и реактивность определяли при 3-х минутной записи ЭКГ в утренние часы - с 9.30 до 11.30 в положении сидя и стоя для расчета ВСР в области временного и спектрального анализа (ВНС-Ритм; Нейрософт, Иваново). Успеваемость студентов 6 курса оценивали по среднему баллу за 6 лет обучения.
Статистическая обработка результатов проведена с использованием пакета программ Excel 7.0 с оценкой достоверности различий по Стьюденту. Учитывались только достоверные (p<0,05) и высокодостоверные (p<0,01) различия. Данные представлены как M±m.
Результаты исследования и их обсуждение. Для определения ХТ респонденты выбирали один из 5 вариантов: выраженный утренний, умеренный утренний, промежуточный (средний), умеренный вечерний и выраженный вечерний ХТ. Результаты сплошного обследования студентов 4 и 6 курсов представлены в таблице 1.
Среди девушек несколько чаще встречался выраженный утренний ХТ (28,2-35,2%), а у юношей все варианты встречались одинаково часто.
По данным ВСР, у девушек утреннего ХТ в 2016 году средняя длительность кардиоинтервала была короче (710±19 мс) относительно среднего (766±18 мс; p=0,019) и вечернего ХТ (762±28 мс, p=0,06, тенденция к достоверности). Девушки утреннего ХТ также имели более низкие показатели RMSSD и pNN50%. Хотя общая мощность спектра (ТР) не различалась, у девушек утреннего ХТ были выше нормализованная мощность медленных волн LFn.u., симпато-вагальный баланс (LF/HF), относительная мощность очень медленных волн (VLF%) и ниже относительная мощность дыхательных волн (20,8±2,5%), чем у лиц вечернего
ХТ (30,5±3,1%; р=0,01). Повышение симпатического тонуса в фоне сопровождалось гиперреактивностью на ортостаз.
Таблица 1
Распределение циркадианных хронотипов у студентов разного пола, абс/%
Девушки Юноши
Хронотип 4 курс, 4 курс, 6 курс, 4 курс, 4 курс, 6 курс,
2016 2017 2017 2016 2017 2017
(п=91) (п=117) (п=72) (п=41) (п=53) (п=25)
Выраженный 32/35,2 33/28,2 22/30,6 5/12,2 13/24,5 7/28,0
утренний
Умеренный 16/17,6 19/16,3 17/23,6 11/26,8 9/17,0 5/20,0
утренний
Промежуточный 14/15,4 20/17,1 13/18,0 10/24,4 9/17,0 3/12,0
Умеренный 18/19,7 28/23,9 10/13,9 7/17,1 13/24,5 4/16,0
вечерний
Выраженный 11/12,1 17/14,5 10/13,9 8/19,5 9/17,0 6/24,0
вечерний
В отличие от девушек, у юношей утреннего ХТ был ниже стресс-индекс (34±10 ед.) и симпато-вагальный баланс, чем у лиц среднего (82±12 ед.; р=0,0055) и вечернего ХТ (96±15 ед; р=0,019), что может быть связано с более высоким симпатическим тонусом у студентов вечернего типа. Эти различия сохранялись и в ортостазе.
В группе студентов 4 курса, обследованных осенью 2017 года, достоверных различий было выявлено меньше, однако результаты были сходны с данными предыдущей группы: у девушек выраженного утреннего ХТ по сравнению с выраженным вечерним ХТ был выше симпато-вагальный баланс (1,67±0,20 и 0,86±0,09; р=0,00039), также наблюдалась тенденция к снижению относительной мощности волн НБ. У юношей утреннего ХТ была достоверно ниже ЧСС, наблюдалась тенденция (р=0,09) к более высокой относительной мощности волн НБ и более низкой - волн УЬБ, что может отражать более низкий симпатический тонус у «жаворонков».
У студентов 6 курса выявленные феномены также нашли подтверждение: у юношей выраженного утреннего ХТ относительная мощность волн УЬБ была ниже (26,5±3,6 и 40,5±5,3%; р=0,036), а мощность дыхательных волн НБ - выше (27,3±4,8 и 15,2±0,4%; р=0,042). В то же время
у девушек 6 курса достоверных различий не было выявлено, возможно, из-за стресса в связи с неопределенностью предстоящей аккредитации.
По данным психофизиологического тестирования, девушки выраженного утреннего ХТ, обучавшихся на 4 курсе в 2016 году, имели больше психологических проблем, чем промежуточного ХТ (р=0,043). Систолическое АД у этих девушек было выше, чем у девушек выраженного вечернего ХТ (113,4±1,7 и 105,9±4,9 мм рт.ст.; р=0,026) при одинаковых данных роста и веса, а качество ночного сна - достоверно лучше.
Юноши выраженного утреннего ХТ выполняли корректурную пробу медленнее, чем промежуточного ХТ (р=0,033). Лица вечернего ХТ допускали больше ошибок в последней трети этого задания, при этом индивидуальная минута у них была достоверно длиннее (70,4±3,2 и 58,0±1,7 с; р=0,037) по сравнению с утренним ХТ, а систолическое (132,8±3,2 и 123,8±2,9 мм рт.ст.; р=0,036) и диастолическое АД (81,1±1,2 и 72,2±2,2 мм рт.ст.; р=0,024) - выше.
Юноши вечернего типа отличались большей прагматичностью, в то время как девушки, наоборот, ирреальностью притязаний (позиция фиолетового цвета), чем студенты выраженного утреннего ХТ.
В группе 4 курса в 2017 году систолическое АД у девушек выраженного утреннего ХТ, в отличие от предыдущего года, было достоверно ниже, чем выраженного вечернего ХТ (114,1±1,7 и 120,9±3,0 мм рт.ст.; р=0,029). Вместе с тем, у девушек вечернего ХТ была выше масса тела (54,7±1,6 и 63,2±2,2 кг; р=0,002) при тенденции к большему индексу массы тела (р=0,057). Выделенные группы высокодостоверно различались по всем другим циркадианным характеристикам (ясности мысли в первые полчаса после подъема, времени наступления вечерней усталости и подъема в свободный от занятий день), при этом качество сна было достоверно хуже у студенток вечернего ХТ (р=0,035).
У юношей выраженного вечернего ХТ была снижена кратковременная зрительная память (5,3±1,4 и 9,2±0,8 образов; р=0,017) относительно промежуточного ХТ. У этих студентов было достоверно ниже систолическое АД (124,0±1,8 мм рт.ст.), чем у лиц выраженного утреннего ХТ (130,0±3,1 мм рт.ст.; р=0,049) при одинаковых антропометрических данных. Сон также был достоверно хуже у «сов», чем у «жаворонков». Свой уровень здоровья «совы» оценили достоверно ниже, при этом серый цвет в цветовом тесте М.Люшера располагался достоверно ближе к началу ряда, что может символизировать усталость и неучастие (р=0,0065).
Можно видеть, что показатели гемодинамики у студентов с разной циркадианной организацией физиологических функций зависят от пола и, вероятно, могут в определенной степени быть опосредованы годом рождения.
Успеваемость у девушек 6 курса с вечерним пиком работоспособности оказалась ниже (4,36±0,07 и 4,02±0,11 балла; р=0,014), чем с утренним, при этом число ошибок в корректурной пробе у них было несколько выше (р=0,09). В тесте Мюнстерберга девушки вечернего ХТ допускали больше ошибок (11,6±1,9 против 7,2±0,9; р=0,028 у утреннего ХТ), а свое здоровье и его динамику за время обучения они оценили более низкими баллами.
Уровень успеваемости у юношей выраженного вечернего ХТ, как и у девушек, также был ниже (4,34±0,19 и 3,92±0,05; р=0,036). У них была хуже зрительная память (5,2±1,1 и 10,1±1,5 образов; р=0,01), наблюдалась тенденция к увеличению числа ошибок в тесте Мюнстерберга. Только в этой группе у юношей вечернего ХТ был больше индекс массы тела (26,4±1,4 и 23,3±0,8 кг/м2; р=0,046), однако систолическое АД было несколько ниже, чем у лиц утреннего ХТ.
Таким образом, во всех изученных группах студентов 4 и 6 курсов наблюдается определенное влияние циркадианного ХТ на вегетативный тонус и когнитивные функции, а у студентов 6 курса - и на средний балл успеваемости.
Заключение. Студентки выраженного утреннего ХТ двух 4 курсов Медицинского института при обследовании в утренние часы характеризовались относительным повышением симпатического тонуса вегетативной нервной системы, а юноши 4 и 6 курса - его относительным снижением. Студенты утреннего ХТ, независимо от пола, при психофизиологическим тестировании в утренние часы показали лучшие показатели, характеризующие когнитивные функции, чем лица вечернего ХТ. Средний балл успеваемости за 6 лет у студентов обоего пола утреннего ХТ был выше, чем вечернего. Противоположно направленные гендерные различия в показателях АД у студентов «крайних» ХТ двух последовательных 4 курсов могут быть обусловлены влиянием ряда дополнительных факторов, требующих дальнейших исследований.
Литература
1. Be§oluk S. Morningness-eveningness preferences and academic achievement of university students /S. Be§oluk, I. Onder, I. Deveci // Chronobiol Int. -2011.-Vol.28, N2.-P.118-125.
2. Correa A. Economic decision-making in morning/evening-type people as a function of time of day / A Correa, N. Ruiz-Herrera, M. Ruz [et al.] // Chronobiol Int.- 2017.- Vol.34, N2.- P.139-147.
3.Enright T. Chronotype, class times, and academic achievement of university students / T. Enright, R.Refinetti //Chronobiol Int.- 2017.- Vol.34, N4.-P.445-450.
4. Evans MDR. Identifying the Best Times for Cognitive Functioning Using New Methods: Matching University Times to Undergraduate Chronotypes / MDR Evans, P.Kelley, J.Kelley // Front Hum Neurosci. - 2017. - Apr 19;11:188 (doi: 10.3389/fnhum.2017.00188).
5. Fabbian F. Chronotype, gender and general health / F. Fabbian, B. Zucchi, A. De Giorgi [et al.] // Chronobiol Int.- 2016.-Vol.33, N.7 - P.863-882.
6.Rahafar A. The role of chronotype, gender, test anxiety, and conscientiousness in academic achievement of high school students /A. Rahafar, M. Maghsudloo, S. Farhangnia, C.Vollmer, C. Randler //Chronobiol Int. - 2016.-Vol.33, N1.- P.1-9.
7.Roeser K. Of larks and hearts - morningness/eveningness, heart rate variability and cardiovascular stress response at different times of day / K.Roeser, F.Obergfell, A.Meule, C.Vogele, AA.Schlarb, A.Kubler // Physiol Behav.- 2012.- Vol.106, N2.- P.151-157.
Сведения об авторах. Юлия Львовна Веневцева - зав. кафедрой пропедевтики внутренних болезней Медицинского института ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», г. Тула; доктор медицинских наук, заслуженный врач РФ; e-mail: [email protected]; Александр Христофорович Мельников - профессор кафедры пропедевтики внутренних болезней Медицинского института ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», г.Тула; заведующий отделом функциональной диагностики Клинико-диагностического центра Тульской областной клинической больницы, доктор медицинских наук; e-mail [email protected]; Алина Владимировна Федотова - студентка 4 курса Медицинского института ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», г.Тула; e-mail [email protected].
