CC BY
47Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 21 (60). 2008. № 2. С. 147-155.
УДК 612-014
РОЛЬ УПРАВЛЯЕМОГО ДЫХАНИЯ В КОРРЕКЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА СТУДЕНТОВ
Чуян Е.Н., Бирюкова Е.А., Раваева М.Ю.
Статья посвящена обоснованию эффективности применения метода управляемой дыхательной гимнастики с помощью программно-аппаратного комплекса «Омега-М» для коррекции функционального состояния студентов. Установлена высокая эффективность применения управляемой дыхательной гимнастики с помощью комплекса «Омега-М» для коррекции функционального состояния организма на различных уровнях регуляции.
Ключевые слова: управляемое дыхание, вариабельность ритма сердца, кардиоритмограмма, индекс напряженности, нормотоники, симпатотоники, ваготоники
ВВЕДЕНИЕ
Поиск методов профилактики и коррекции функционального состояния организма студентов является одной из актуальных научно-практических задач [1]. Несмотря на то, что студенческая молодежь относиться к условно здоровому слою населения, их образ жизни связан с гиподинамией, неправильным питанием, значительным нервно-психическим напряжением. Поэтому у студентов часто наблюдается нарушения зрения, дыхательной, пищеварительной, сердечнососудистой, нервной систем, свидетельством чего являются неспецифические признаки - быстрая утомляемость, низкая работоспособность, раздражительность, явления дезадаптации, нарушение сна, избыточный или недостаточный вес, болевой синдром, нарушение периферического кровообращения и др. В предыдущих исследованиях [2] показана высокая эффективность применения системы комплексного компьютерного исследования «Омега-М» для оценки функционального состояния организма на различных уровнях регуляции (вегетативном, нейро-гуморальном, центральном), адаптационных возможностей и функциональных резервов организма студентов. По результатам наших исследований, выделены группы студентов с нарушениями функционального состояния организма, а, следовательно, нуждающиеся в дальнейшей коррекции функциональных нарушений прежде, чем они перерастут в хронический патологический процесс.
Известно, что биоуправление непроизвольными функциями человека позволяет оказывать направленное влияние на такие процессы, как частота сердечных сокращений, артериальное давление, ритмы мозга и др. [3]. В качестве управляемых параметров функционального состояния человека могут использоваться различные физиологические ритмические процессы организма, в частности, ритмы дыхания [4]. Интересным способом регуляции функционального состояния человека,
находящегося в состоянии стресса, являются дыхательные упражнения [3]. Известно, что использование циклических аэробных упражнений средней мощности благоприятно действует на центральную и вегетативную нервную систему [4]. Некоторыми авторами [6] показано, что применение подобных релаксирующих программ снижает личностную и реактивную тревожность, нормализует вегетативный баланс и повышает парасимпатический тонус. Необходимость оптимизации функционального состояния студентов требует выбора достаточно простых, доступных и эффективных корригирующих мероприятий, отличающихся возможностью в динамике отслеживать изменения показателей функционального состояния организма испытуемых в процессе коррекции. Для решения этих задач перспективным является использование метода управляемой дыхательной гимнастики с помощью программно-аппаратного комплекса «Омега-М». Программа управления дыханием в режиме биологической обратной связи используется для коррекции психоэмоционального и физиологического состояния после физических и психических нагрузок, в стрессовых ситуациях, при появлении признаков утомления. В связи с этим, целью настоящего исследования явилось обоснование эффективности применения метода управляемого дыхания с помощью программного комплекса «Омега-М» для коррекции функционального состояния студентов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В исследовании принимали участие 21 студент-волонтер женского пола в возрасте 20-23 года, условно здоровых, не имеющих хронических заболеваний. Исследование проводилось в утренние часы в тихом, хорошо проветриваемом помещении с постоянной температурой +20 - +22 0С. Перед началом исследования испытуемым давали время расслабиться, успокоиться. Работу начинали с регистрации ЭКГ сигнала в первом стандартном отведении с помощью системы комплексного компьютерного исследования функционального состояния человека «Омега-М» (производства научно-исследовательской лаборатории «Динамика», г. Санкт-Петербург). Регистрацию проводили в положении сидя при спокойном дыхании в течение 3-5 минут, то есть времени, необходимого для набора 300 кардиокомплексов. Оценка состояния вегетативной регуляции сердца осуществлялась путем регистрации кардиоритмограммы, определения показателей вариабельности ритма сердца (ВРС) и вычисления интегральных характеристик функционального состояния методами вариационного, нейродинамического и фрактального анализов [7]. Анализ ВРС проводили по стандартной схеме [2].
Для коррекции функционального состояния студентов-волонтеров применялся метод управляемой дыхательной гимнастики в сопровождении аудиовизуальной стимуляции. Предложенная методика оценки и коррекции функционального состояния человека позволяет оперативно и без применения сложных тестов и клинических исследований определить функциональное состояние организма в целом и на основе результатов обследования провести корригирующее воздействие [5]. Суть метода заключалась в том, что каждый испытуемый дышал под индивидуальный «дыхательный шар», параметры которого рассчитывались по ритмограмме, записанной непосредственно перед сеансом дыхания. Испытуемым
предлагалось дышать в соответствии с ритмом и амплитудой, задаваемыми «дыхательным шаром», четко выдерживая паузы. Глубина дыхания соответствовала размеру шара: чем больше шар - тем глубже вдох, чем меньше шар - тем полнее выдох. Продолжительность сеанса управляемого дыхания была около 5 минут. Повторную запись ритмограммы проводили не ранее, чем через 5 минут после окончания сеанса дыхания. Сеансы управляемой дыхательной гимнастики проводили ежедневно в течение 10 дней. В течение семи дней после окончания курса ежедневно проводили единоразовую запись ритмограммы.
Критерием эффективности используемого метода являлось изменение показателей вариабельности ритма сердца, интегральных характеристик функционального состояния. Статистическая обработка данных осуществлялась с помощью пакета программ «Омега-М» и «Статистика 6.0». Достоверность различий полученных данных определяли с помощью критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ ритмограммы методом вариационной пульсометрии показал целесообразность разделения всех испытуемых студентов на группы в соответствии со значениями показателя индекса напряженности (ИН) [8]. Так, 24% испытуемых характеризовались как ваготоники (ИН<50 у.е), 38% были отнесены к нормотоникам (50<ИН<200 у.е), и 38% - к симпатотоникам (ИН>200 у.е).
Анализ показателей вариационной пульсометрии, выявил, что после 10-тидневного курса управляемой дыхательной гимнастики у испытуемых -нормотоников произошло достоверное снижение ИН на 12,4% (р<0,05) (рис. 1). У ваготоников регистрировали снижение ИН в среднем на 10,2% (р<0,05), а у симпатотоников - на 69,5% (р<0,05).
Таким образом, анализ изменения вегетативного тонуса после десяти сеансов управляемого дыхания показал, что у испытуемых всех трех групп зарегистрировано снижение ИН (являющегося маркером симпатической активности), что свидетельствует о усилении парасимпатического тонуса вегетативной нервной системы. Однако в большей степени снижение ИН происходило у испытуемых - симпатотоников, у которых исходные значения данного показателя были выше (343,22±31,24), чем у испытуемых других групп, а испытуемые - ваготоники с исходно низкими значениями ИН (56,43±4,32), демонстрировали наименьшие изменения данного показателя. Необходимо отметить, что эффект от дыхательной гимнастики сохранялся на протяжении семи суток после отмены курса (рис. 1), что свидетельствует о выраженном последействии данного метода.
Известно [8,9], что ВРС является интегрированным показателем взаимодействия трех регулирующих сердечный ритм факторов: рефлекторного симпатического, рефлекторного парасимпатического и гуморально-метаболически-медиаторной среды. Изменение ритма сердечных сокращений является универсальной оперативной реакцией целостного организма в ответ на любое воздействие внешней среды и характеризует баланс между тонусом симпатического и парасимпатического отделов. Таким образом, нами получены данные о нормализации посредством управляемой
дыхательной гимнастики симпатовагусного баланса организма испытуемых с разным уровнем вегетативной регуляции, что проявляется в достоверном снижении ИН.
---ваготаники -нормотонжи--симпатогошки
Рис 1. Изменение значений показателя индекса напряженности (у.е) в течение курса управляемой дыхательной гимнастики у испытуемых выделенных групп.
Применение дыхательной гимнастики привело к изменению и других исследуемых показателей (табл.). Так, в результате статистического анализа было зарегистрировано повышение интегральных коэффициентов, отражающих функциональное состояние испытуемых всех трех групп (табл.; рис. 2). Установлено, что интегральный показатель функционального состояния (HEALTH) в сравниваемых группах достоверно повышался после проведения управляемой дыхательной гимнастики по сравнению с фоновыми значениям. Так, у ваготоников произошло увеличение значений показателя HEALTH (рис. 2; табл.) в среднем на 55 %, у нормотоников на 40%, а у симпатотоников на 150% (р<0,05). Подобное возрастание значений было характерно так же и для других показателей, характеризующих активность всех уровней регуляции. Так, наибольшее увеличение значений всех интегральных показателей под влиянием курсового воздействия дыхательной гимнастики было зарегистрировано у симпатотоников, нормотоники демонстрировали среднее, а ваготоники наименьшее изменение значений интегральных коэффициентов, отражающих уровень функционального состояния (табл.).
Таким образом, под влиянием курса управляемой дыхательной гимнастики произошло значительное уменьшение ИН и повышение интегральных показателей, характеризующих функциональное состояние испытуемых. Полученные данные, по-видимому, можно объяснить следующими фактами: известно [10], что процесс дыхания контролируется целым набором физиологических механизмов, которые через систему хемо - и барорецепторов, центральную и периферическую нервную систему реализуют процесс взаимодействия легочного и сердечно-сосудистого коллекторов, включая в
этот контур, практически все органы и ткани организма. Контролируя различные фазы дыхательного акта, можно существенным образом оптимизировать внутриклеточный метаболизм конкретных органов и, таким образом, не только улучшать состояние организма и повышать функциональные параметры органов и систем, но и активировать защитные свойства клеток, обеспечивая немедикаментозное восстановление органов и тканей, вовлеченных в патологический процесс. По силе и направленности эффекта контролируемое дыхание можно сравнить лишь с фармакологическим воздействием. Простота процедуры, широкий диапазон регламентации и контроля отдают приоритет дыхательному оздоровлению, учитывая, кроме того, отсутствие противопоказаний и совместимость с любыми другими методами лекарственной и нелекарственной терапии.
Таблица.
Значения интегральных характеристик функционального состояния испытуемых при проведении курса управляемой дыхательной гимнастики ( х ± S х )
Группы Показатели Сутки
1 10 17
Ваготоники (n=5) А 76,15±5,12 90,71±4,16 * 86,35±2,67 *
В 90,03±3,13 95,21±2,12* 92,01±4,15 *
С 70,44±5,22 82,95±5,66 * 85,11±4,70 *
D 67,54±5,22 83,78±6,85 * 85,51±5,30 *
HEALTH 76,04±4,42 88,16±4,47* 88,00±3,69 *
Нормотоники (n=8) А 51,13±4,14 63,24±3,35 * 70,90±4,66*
В 52,39±3,52 71,68±4,81 76,31±7,08
С 48,89±6,09 68,11±2,39 68,13±2,83
D 51,63±5,50 67,77±2,41 71,87±4,19
HEALTH 51,01±4,48 67,70±2,54 * 71,80±4,32*
Симпатотоники (n=8) А 23,98±4,29 62,46±7,43 71,11±9,50
В 23,31±4,32 65,76±8,54 72,59±8,85
С 25,41±3,19 66,99±5,61* 70,32±9,08
D 28,96±3,65 62,16±6,52* 69,52±9,29
HEALTH 25,40±3,70 65,62±6,24* 72,56±8,59*
Примечание: * — р< 0,05 достоверность по критерию Стьюдента при сравнении с фоновыми значениями в группах испытуемых; А - уровень адаптации; B - показатель вегетативной регуляции; С - показатель центральной регуляции; D - показатель психоэмоционального состояния; Health - интегральный показатель функционального состояния.
Однако анализ динамики исследуемых показателей функционального состояния испытуемых свидетельствует о том, что у волонтеров разных групп реакция на дыхательную гимнастику была выражены в разной степени.
В частности, реакция на дыхательную гимнастику изученных показателей в группе симпатотоников оказалась значительно более выраженной по сравнению с группой нормо- и ваготоников (рис. 2; табл.).
1 2.. 3 4 5 6 7 Щ 9 10 сеансы управляемого дыхания
11 12 13 14 15 16 17
последействие
■ ваготоники
Рис 2. Изменение показателя HEALTH дыхательной гимнастики у испытуемых выделенных групп.
■ мормотоники — - симпатотоники
в течение курса управляемой
Так у испытуемого К. - нормотоника на десятые сутки исследования отмечали достоверное увеличение интегрального показателя функционального состояния на 23% относительно значения этого показателя в первый день исследования (рис. 3). Надо отметить, что максимальный эффект регистрировали на вегетативном уровне регуляции. Показатель вегетативной регуляции у данного испытуемого возрос на 47 %. Таким образом, управляемое дыхание нормализует регуляцию сердечного ритма со стороны вегетативной нервной системы.
Дянэлитймэ иаЬтиыдз»ы
Qaia-M
N Дата Время
3 01.2008 1 6:43:09
4 01.2008 16:58:36
5 01.2008 13:22:34
6 01.2008 13:37:25
7 01.2008 15:09:20
8 01.2008 15:24:24
9 01.2008 15:14:44
10 01.2008 15:33:00
11 01.2008 17:13:18
12 01.2008 17:28:15
13 02.2008 16:12:13
14 02.2008 13:53:51
15 02.2008 15:03:23
16 02.2008 18:29:31
Рис. 3. Интерфейс программы испытуемого К.- нормотоника.
Примечания те же, что и в табл.
динамического наблюдения и прогноза для
У испытуемого С. - ваготоника также зарегистрировано увеличение интегрального показателя функционального состояния на 18% на десятые сутки
проведения курса управляемого дыхания (рис. 4). При этом максимально (на 32%) повысился показатель психоэмоционального состояния.
N Дата Время
3 01.2008 17:59:48
4 01.2008 17:47:09
5 01.2008 18:37:36
е 01.2008 18:53:35
7 01.2008 16:49:07
8 01.2008 17:03:34
9 01.2008 18:41:36
10 01.2008 18:56:00
11 01.2008 17:47:41
12 02.2008 17:05:54
13 02.2008 14:03:38
14 02.2008 19:34:43
15 02.2008 18:34:16
16 02.2008 17:44:43
жйлздгляз я лрогиоа ^МЕГА-М
ад дд
102/74 10.28 ^
95% 99% 81% 96% 93%
_„курс управляемого дыхания
Пациент : Испытуемый С. , пол : женский,
Рис. 4. Интерфейс программы динамического наблюдения и прогноза для испытуемого С.- ваготоника. Примечания те же, что и в табл.
Для испытуемого Ю. - симпатотоника было характерно равномерное увеличение всех интегральных показателей функционального состояния в среднем на 70% (рис. 5), что свидетельствует о максимальном эффекте регуляции физиологических функций, который сохранился и на протяжении последующих семи суток после окончания курса дыхательной гимнастики.
Как свидетельствуют полученные данные, изменения изученных показателей у испытуемых выделенных групп с разным уровнем вегетативной регуляции зависели от их исходного состояния. У испытуемых - симпатотоников с наиболее низкими значениями исходных показателей (табл.) реализация положительного влияния управляемой дыхательной гимнастики и последействия была наиболее эффективной. Такие изменения изученных показателей у испытуемых выделенных групп под влиянием управляемой дыхательной гимнастики, по-видимому, объясняются законом «начальных значений» Вильдера-Лейтеса, основной смысл которого состоит в «стягивании исходно различных значений показателя к единому уровню». Этап реакции, состоящий в уменьшении дисперсии признака, формируется чаще в зоне средних значений физиологической нормы» [11].
Важно отметить, что эффект от дыхательной гимнастики регистрировали на протяжении семи дней после окончания курса (рис.1-5). Оценка динамики изученных показателей у испытуемых всех трех групп в течение семи дней после курса управляемой дыхательной гимнастики (табл.; рис. 1-5) выявила снижение индекса напряженности, увеличение значений интегральных характеристик функционального состояния и выход значений этих показателей на «плато». Данный факт свидетельствует о продолжительном эффекте последействия курса управляемой дыхательной гимнастики (рис. 1-5).
Рис. 5. Интерфейс программы испытуемого Ю.— симпатотоника. Примечания те же, что и в табл.
динамического наблюдения и прогноза для
Одним из механизмов положительного влияния данного мероприятия может являться то, что управляемое дыхание опосредованно регулирует сердечный ритм испытуемых, в результате чего, восстанавливаются межсистемные связи в значительной степени из-за нормализации вегетативной регуляции [12], что ведет к активации внутренних резервов организма, активизации механизмов неспецифической резистентности, оптимизации нейроэндокринной регуляции и расширения возможностей использования физиологических резервов.
Таким образом, регулярная гимнастика по программе управляемого дыхания с помощью программно-аппаратного комплекса «Омега-М» позволяет существенно повысить основные показатели функционального состояния организма студентов.
ВЫВОДЫ
1. Результаты проведенного исследования доказали высокую эффективность применения метода управляемой дыхательной гимнастики с помощью программно-аппаратного комплекса «Омега-М» для коррекции функционального состояния организма студентов на различных уровнях регуляции.
2. Управляемая дыхательная гимнастика достоверно повышает уровень функционального состояния и снижает индекс напряженности у испытуемых с разным уровнем вегетативной регуляции, что обеспечивается усилением вагусных влияний на сердечный ритм.
3. Максимальный эффект от курсового применения дыхательной гимнастики показан для испытуемых - симпатотоников, минимальный - у ваготоников.
4. Управляемая дыхательная гимнастика имеет выраженный эффект последействия, сохраняющийся в течение семи дней после окончания курса.
Список литературы
1. Павлова Л. П., Романенко А. Ф. Системный подход к психофизиологическому изучению мозга человека. - СПб.: Наука, 1988. -48с.
2. Чуян Е.Н., Бирюкова Е.А., Раваева М.Ю. Комплексный подход к оценке функционального состояния организма студентов // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Венадского. Серия «Биология, химия». - 2008. - Т. 21 (60), № 1. - С. 56-75.
3. Щербатых Ю.В. Связь особенностей личности студентов-медиков с активностью вегетативной нервной системы // Психологический журнал.- 2002.- №1.- С. 118-122.
4. Кочегура Т.Н. Физиологическое обоснование метода повышения работоспособности человека-оператора с использованием биорезонансного воздействия на центральную нервную систему. Автореферат. Волгоград - 2006. - 23с.
5. Методика диагностики и коррекции функционального состояния студентов высшего учебного заведения // Методические указания.- СПб.: 2006. - 10с.
6. Щербатых Ю.В. Использование аутогенной тренировки для оптимизации уровня экзаменационного стресса у студентов высшей школы.// Актуальные проблемы современной биологии и медицины.- 1997.- С. 116-117.
7. Обоснование аппаратно-программмных методов, предназначенных для скрининг-диагностики внутренних заболеваний и для оценки эффективности лечебно-профилактических мероприятий в системе диспансеризации военнослужащих и пенсионеров МО. Отчет о научно-исследовательской работе. - СПб: ВМА, 2002. - 77С.
8. Баевский Р.М. Кирилов О.И. Математический анализ сердечного ритма при стрессе. - М.: Наука, 1984. -220с.
9. Вариабельность сердечного ритма. Теоретические аспекты и практическое применение// Материалы докладов международного симпозиума. - Ижевск, 1996. - 225с.
10. Метод Бутейко. Опыт внедрения в медицинскую практику.— Москва: Патриот.- 1990.- 224 с.
11. Плеханов Г.Ф., Васильев Н.В., Козлова Т.И. Зависимость реакции биосистемы на раздражитель от ее исходного значения // Бюл. Сиб. отд. АМН СССР. - 1989. - № 2. - С. 83-86.
12. Гурьев С.В. Методика формирования здорового образа жизни у старших дошкольников средствами компьютера в сочетании с традиционными методами физического воспитания. Екатеринбург: 2007. - 38с.
Чуян О. М., Бiрюкова О.А, Раваева М.Ю. Роль керованого дихання в корекцп функцюнального стану оргашзму студен™ // Вчеш записки Тавршського нацюнального ушверситету iм. В.1. Вернадського . Серiя „Бюлопя, хiмiя". - 2008. - Т. 21 (60). - № 2. - С. 147-155.
Стаття присвячена обгрунтуванню ефективност застосування методу керовано! дихально! пмнастики за допомогою програмно-апаратного комплексу «Омега-М» для корекцп функцюнального стану студенлв. Встановлена висока ефектившсть застосування керовано! дихально! пмнастики за допомогою комплексу «Омега-М» для корекцп функцюнального стану оргашзму на рiзних рiвнях регуляцп.
Ключовi слова: кероване дихання, варiабельнiсть серцевого ритму, кардюритмограма, шдекс напруги, нормотошки, ампатотошки, ваготошки.
СМуап E.N., Birjukova E.A, Ravaeva M.U. The role of controlled respiration at student's functional condition correction // Uchenye zapiski Tavricheskogo Natsionalnogo Universiteta im. V. I. Vernadskogo. Series «Biology, chemistry». - 2008. - V.21 (60). - № 2. - P. 147-155.
The article is devoted the ground of efficiency of application of method of the controlled respiratory gymnastics with the help of firmware complex «Omega-М» for the correction of the functional state of students. High efficiency of application of controlled respiratory gymnastics is set by a complex «Omega-M» for the correction of the functional state of organism on the different levels of adjusting.
Keywords: controlled respiration, heart rate variability, cardiorhythmogram, subjects with vagal predominance, subjects with sympathetic predominance, normal subjects, index of a strain.
Пост упило в редакцию 30.04.2008 г.
