CC BY
15
Полученные данные свидетельствуют о том, что режим затравок играет важную и неоднозначную роль в развитии начальных признаков хронической интоксикации разными продуктами. Так, контакт животных с ММА приводит в одном режиме к превалированию признаков поражения центральной нервной системы, в другом — к преобладанию признаков нарушения в сердечно-сосудистой системе. Это согласуется с результатами клинических наблюдений Е. Д. Дорофеевой, показавшей, что выраженные поражения сердечно-сосудистой системы при хронической интоксикации ММА не всегда коррелируют со степенью поражения нервной системы. Вместе с тем в плане поставленной перед нами задачи мы не можем охарактеризовать те или иные функциональные сдвиги как более желательные и тем самым не можем отдать пред-
почтение одному из моделируемых режимов. Более четкие данные получены в опытах с МА. Материалы исследований показывают, что, несмотря на удлинение дневного контакта, режим с более длительными межсменными интервалами оказывается более благоприятным.
Выводы
1. Длительный контакт животных с метилметам крилатом при различных режимах вызывает различные функциональные изменения, в связи с чем обосновать целесообразность одного из режимов не представляется возможным.
2. Контакт с метилакрилатом предпочтительнее в режиме большей длительности межсменных перерывов даже при удлинении ежедневных затравок.
ЛИТЕРАТУРА
Грицевский М. А., Башкирова Л. С., Фатьянова Е. А. и др. — В кн.: Организация рациональных режимов труда и отдыха на промышленных предприятиях. М., 1977, с. 33—36.
Дорофеева Е. Д., Голова И. А. — В кн.: Вопросы гигиены труда, пром. токсикологии, профессиональной патологии и санитарной химии. М., 1975, с. 48—53.
Дорофеева Е. Д. — Гиг. труда, 1976, № 8, с. 31—35.
Михайлов Н. Е., Ивахникова И. Г., Волгина А. В. и др.—
В кн.: Научная конф. по вопросам гигиены и проф. патологии в химической промышленности. Материалы, Саратов, 1970, с. 41—42.
Росси Дж., Цанкетти А. Ретикулярная формация ствола мозга. М., 1960, с. 192—196.
Смирнова Е. С. — В кн.: Вопросы гигиены труда, промышленной токсикологии, профессиональной патологии и санитарной химии. Горький, 1972, с. 9—11.
Снегирев Е. А. — Бюлл. экспер. бнол., 1964, № 4, с. 58.
Поступила 8/1 1979 г.
EFFECT OF EXPOSURE REGIMEN ON THE DEVELOPMENT OF CHRONIC INTOXICATION BY METHYL ACRYLATE AND METHYL METHACRYLATE
G. V. Lomonova, M. A. Gritsevsky, E. I. Klimova, and E. B. Malysheva
Describes an animal experiment designed to show how the development of chronic intoxication by the title compounds is affected by the duration of exposure to them alternating with various periods free from exposure, given a constant total number of hours of exposure per week. In Ihe case of methyl acrylate, the most pronounced adverse
effects resulted from a monotonous exposure regimen involving a 3-hour exposure daily and one exposure-free day per week. As regards methyl methacrylate, it was not possible to decide which exposure regimen was associated with the strongest adverse effects.
УДК 612.821-053.2-06:612.763
К. А. Лисицына '
СИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИЖЕНИЙ ПРИ ПИСЬМЕ КАК КРИТЕРИЙ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Институт гигиены детей и подростков Министерства здравоохранения СССР, Москва
Движения, осуществляющие акт письма, являются в нервном и биомеханическом отношении одним из наиболее сложных и тонких форм двнга-тельнрй активности человека. По современным представлениям, навык письма становится устойчивым лишь к 25-му году жизни (В. В. Томи-лин). В акте письма отражается неразрывная связь речи, мышления, двигательных навыков и других элементов постепенно формирующегося индивидуального опыта. Если устная речь усваивается достаточно полно к 5 годам на основе неосознавае-
мого «прилаживания» к речи взрослых, то письмо с самого начала является осознанным актом, произвольно строящимся в процессе специального длительного обучения. Выполнение сложного акта письма обеспечивается непосредственно нервными приборами и мышцами пишущей руки, а управление ими, особенно в процессе скорописи, когф весь «ансамбль» мышц, вовлекаемых в процесс письма, достигает полной и четкой сыгранности, обеспечивается сложным взаимодействием вертикально и горизонтально ориентированных нервных
систем (Р. Гранит; П. Г. Косткж; А. И. Шаповалов; Я. Сентаготаи и М. Арбнб). Другими словами, в многоуровневой регуляции акта письма участвуют как основные корковые поля, так и 5 уровней координации скорописи (Н. А. Бернштейн).
Уровни координации или построения движений делятся на ведущие и фоновые. На ведущем уров-
«е осуществляются важнейшие смысловые коррек-ии движения, и с ними связана постановка двигательной задачи. Фоновые же уровни подчинены ведущему и обеспечивают выполнение вспомогательных, технических коррекий, оставаясь в условиях автоматизированного навыка неосознанными.
При скорописи нажим шарика ручки или кончика пера зависит от выработки фоновых автоматизмов на двух нижних уровнях координации: а) на уровне палеокинетических регуляций (руб-роспинальный уровень), определяющих при письме общий тонус мышц пищущей конечности и ритмичную колебательную иннервацию мышц предплечья; б) на уровне синергий (таламопал-лидарный уровень), обеспечивающих сложные формы содружественного возбуждения и торможения мышц, вовлеченных в акт написания. Следующий уровень (пирамидно-стриарный) определяет «метрические» и «топологические» характеристики письма, находящие свое объективированное выражение в движении шарика ручки или кончика пе-оа след которого на бумаге и есть требуемый результат акта письма.
Чтобы отстоящий на несколько сантиметров от кончиков пальцев шарик ручки мог проделывать при письме требуемое движение во всех подробностях с точностью до десятых долей миллиметра, ближайшие к нему кончики пальцев совершают движения, сильно отличающиеся по конфигурации от следа шарика, т. е. от начертаний написанного. Еще дальше от этой конфигурации траектория пястно-фаланговых сочленений кисти. Следовательно, как это подчеркивал Н. А. Бернштейн, ни одна точка пищущей конечности не выписывает в пространстве образа ни одной буквы, а только траектории, резко и закономерно отличающиеся от последних. А пищущий не имеет никакого представления о том, как выглядят выводимые его пальцами динамические структуры, являющиеся предпосылками создания буквенных знаков. Эту перешифровку представляемой буквы в фактическое движение пальцев и кисти пищущей руки и выполняет в основном пирамидно-стриарный уровень. Усвоение именно этой перешифровкн, преобразование ее в автоматизированный навык представляет собой одну из наибольших трудностей для учащегося при овладения письмом. Труднее и медленнее всего идет усвоение собственно скорописи, связанное с выработкой фоновых автоматизмов на двух упомянутых нижних уровнях. В результате формирования автоматизмов осваивается правильное распределение нажимов (ручка перестает цепляться за бумагу, производить слишком силь-
ные нажимы), усваивается слитность при написании слов и скорописные синергии. Эти два нижних уровня координации — самые древние в филогенезе и раньше всего развивающиеся в онтогенезе. Их труднее всего произвольно использовать, но только после этого может выработаться настоящая скоропись. Как известно специалистам почер-коведческой экспертизы (см. «Судебно-почерковед-ческая экспертиза»), скоропись можно выработать только путем очень долгой практики — не ранее 17—18 лет.
В указанном выше руководстве приведена наиболее полная сводка общих и частных признаков письма. Общие признаки характеризуют структуру (траекторию) движений в процессе написания. Нас интересовали 2 общих признака этого процесса: степень связности (непрерывности) движения; степень и характер нажимов. Известно, что одна из основных задач обучения заключается в выработке письма, быстрого и связного. Отрыв ручки от бумаги обусловлен переносом шарика из горизонтальной плоскости в перпендикулярную. Большая связность письма — это непрерывное начертание 6 и более букв в слове, средняя — от 4 до 5, малая — 2—3 буквы. У учащихся 12— 13 лет обычно наблюдается малая связность ввиду невыработанности почерка. Нажим при письме отражает непосредственно степень и характер затрачиваемых физических усилий. Однако изменение нажима может вызвать утомление или изменение отношения испытуемого к работе (отрицательное отношение к письменной работе, когда она ему безразлична или скучна). Нажим может быть: сильным и резко дифференцированным, средним и дифференцированным, слабым и недифференцированным.
Задача данного исследования — найти критерии оценки переменного функционального состояния центральной нервной системы по характеристике движений при письме. На основании учения И. П. Павлова, А. А. Ухтомского, П. К. Анохина мы выдвинули следующую рабочую гипотезу. Системность координации движений в акте письма при скорописи осуществляется многоуровневой иерархической организацией комплекса нейронных групп, расположенных в различных отделах мозга, но объединенных в одну функциональную систему, констилляцию, деятельность которой поддерживается циклами межцентральных импульсов и циклами импульсов между центрами и мышцами пищущей руки. При изменении функционального состояния вышележащих неокортикальных или стволовых уровней (из-за развития утомления) происходит высвобождение нижележащих уровней, что вызывает изменение особенностей движения при письме.
Для объективной оценки особенностей движения в акте письма была разработана и сконструирована шариковая ручка, позволяющая регистрировать кривую нажима в процессе написания. Ручка состояла из стержня с пастой, на который была
наклеена система высокочувствительных датчи-ков-теизорезисторов, образующих мостовую схему. Выходящие из верхнего конца ручки тонкие провода через разъем были подключены на вход электрокардиографа «Элкар-75», на котором записывалась кривая нажима. Чтобы сделать изменение нажима информативным показателем относительно утомления и исключить изменение отношения испытуемого к эксперименту, мы дополнили эксперимент письма под диктовку с регистрацией кривой нажима последующим опросом испытуемого (понравилось ли ему участие в эксперименте, не надоели ли исследования, устал он или нет). В последнее время ряд работ был посвящен изучению временной структуры двигательных актов письма для оценки напряженности при умственном труде (Р. М. Баевский, Л. А. Луценко; Л. А. Лу-ценко; Л. Р. Семина; М М. Безруких и Г. Н. Бобров). Поэтому, кроме силовых характеристик письма, информативность которых вытекала из рабочей гипотезы, анализировали временные характеристики.
В целях анализа характеристик были введены следующие понятия. Рассстояние между двумя отрывами ручки от бумаги на кривой нажима были названы «фрагментом» письма (время (в секундах) безотрывного письма ]. Характеристики этого фрагмента письма как элемента кривой нажима: 1) длительность (в секундах), 2) средняя сила нажима (ССН) определялась на считывающе-кодкрующем устройстве с градацией в 60 уровней, соответствующих определенной интенсивности нажима на шарик ручки, в граммах), 3) дисперсия силы нажима. Длительность отрыва ручки от бумаги была названа «перерывом» в письме. Как следует из определения, перерыв имеет только одну характеристику — длительность (в секундах). Кривая нажима анализировалась по следующим показателям: а) индексу связного письма (ИСП) за 2 мин (в процентах), б) индексу перерывов в письме (ИПП) за 2 мин (в процентах), в) среднему интервалу связного письма (СИС, в секундах), г) среднему интервалу перерывов (СИП) в письме (в секундах), д) средней силе нажима (ССН) при письме (в «уровнях»), е) средней силе нажима во фрагменте (ССНФ) письма (в «уровнях»), ж) средней модули-рованностн нажима во фрагменте (СМНФ) письма (в «уровнях»), з) среднему квадратическому отклонению каждого из силовых и временных показателей (в «уровнях» и секундах).
Для анализа кривой нажима по перечисленным показателям мы составили техническое задание на обработку, по которому В. Н. Тютюпиком была написана программа обработки на ЭВМ ЕС-1010. Для ввода в ЭВМ значений кривой нажима, записанной в аналоговой форме на ленте «Элкар-75», мы оцифровали ее на считывающе-кодирующем устройстве «Силует» (дискретизация: 25 ординат в 1 с). По указанной программе на ЭВМ было обработано 80 кривых нажима, полученных в 40 исследованиях у 22 учащихся 6-го класса. Текст, записы-
ваемый испытуемым под диктовку, имел следующие особенности: общая длительность его составляла 15 мин, в начале (2 мин) и в конце (2 мин) письма его содержание было идентичным, что позволяло программе ЭВМ сопоставлять силовые и временные показатели кривой нажима (КН) на достоверность их различий на 1—2-й и 14—15-й минутах письма. В этих методических условиях бьЬ ли обработаны КН, полученные при разном темп?-' диктовки. В адекватном для испытуемого произвольном темпе были проанализированы КН в 7 пробах при диктовке 75 знаков в 1 мин в 12 пробах и в темпе 90 знаков в 1 мин — в 21 пробе. Статистическая достоверность различий показателей КН в начале и в конце письма была вычислена по ¿-критерию Стьюдента.
Средний интервал связного письма в начале и в конце работы в произвольном темпе (для доверительной вероятности 0,95) у 5 испытуемых из 7 достоверно различался, в 4 пробах он уменьшался в среднем на 55 % (с 1,12—0,69 до 0,52—0,29 с), в 1 пробе увеличивался (с 0,35 до 0,47 с). Средний интервал перерывов письма не имел значимых различий. Очень информативными оказались силовые характеристики письма: у 6 испытуемых из 7 при произвольном темпе с высокой степенью достоверности изменялась ССН в конце письма. У 4 человек ССН увеличивалась в среднем на 24,8 % (с 45,4—16,2 до 51,7—26,3 уровня), у 2 человек ССН уменьшалась в среднем на 18 У 5 испытуемых из 7 достоверно изменялась ССНч> письма: у 3 человек она увеличивалась в среднем на 26,2 %, а у 2 лиц уменьшалась в среднем на 32,7 %. У 5 испытуемых из 7 значимо менялась СА\НФ письма: у 3 человек она уменьшалась в среднем на 42,6 %, а у 2 человек увеличилась в среднем на 50,0 %.
При скорости диктовки 75 знаков в I мин (через магнитофон) средний интервал связного письма на 14—15-й минуте менялся только у 3 человек из 12, СИП изменился лишь у 1 человека из 12. Намного информативнее оказались силовые показатели скорописи: ССН с высокой степенью достоверности менялась у 10 испытуемых из 12. У 5 человек ССН увеличивалась в конце письма в среднем на 42,6 %, а у 5 лиц уменьшалась в. среднем на 37,0 %. ССНФ с высокой степенью достоверности изменялась в конце письма у 11 испытуемых из 12: у 6 она возрастала в среднем на 36,3 %, у 5 уменьшалась на 40,7 %. Наконец, у 10 испытуемых из 12 значимо менялась в конце письма СМНФ: у 6 лиц она увеличилась в среднем на 82,0 %, а у 4 уменьшилась в среднем на 53,3 %. Таким образом, временные показатели движений при написании были неинформативными, а силовые характеристики движений при пиелме (СНН, ССНФ, СМНФ) оказались информативными и высокозначнмыми. При скорости диктовки 90 знаков в 1 мин временные показатели движений при письме оказались также неинформативными: СЙС в конце письма менялся достоверно только у 3 ис-
пытуемых из 21, в СИП — у 2 из 21. Наоборот, в силовых характеристиках движений при письме выявлялись большая информативность и высокая значимость: ССН достоверно (при доверительной вероятности 0,999) изменялась в конце письма у 17 испытуемых из 21, ССНФ — у 16 из 21, СМНФ— у 12 из 21. У 9 человек ССН увеличивалась в среднем на 55,7 %, у 8 уменьшалась в среднем *а 53,0 %. СМНФ у 6 человек увеличивалась в среднем на 82,0 %, у 6 уменьшалась на 53,1 %.
Представляется целесообразной следующая интерпретация фактов, выявленных при анализе силовых характеристик движений при письме. Звуковой состав слова анализируется в речеслуховом анализаторе (центр Вернике), где выделяется последовательность звуков, которые уточняются из слышимых звуковых вариантов в четкие фонемы, при этом используются их артикуляционное схемы путем проговаривания про себя. Для правильного написания необходима перешифровка подлежащих записи звуков в графические образы, т. е. формы в графемы. Основную роль в указанной перешифровке играет нижняя затылочно-теменная зона левого полушария, созревающая к 7-летнему возрасту, т. е. позднее, чем все остальные зоны задних отделов коры (Butter и соавт.). В этой области, по Е. К. Сеппу, анализируется движение предмета по плоскости, но не движение руки, держащей орудие письма, т. е. происходит выработка стереотипной траектории движущейся точки 10о плоскости, оставляющей след. Так, при написании слова карандашом или малярной кистью на длинной палке используются совершенно разные наборы мышц, однако при этом сохраняется характерный почерк пишущего. Когда учащийся овладел письмом, то написание слова может быть осуществлено самыми разнообразными способами через двигательный анализатор, обеспечивающий через нижележащий аппарат двигательных синер-гий последовательные «кинетические мелодии» организованного двигательного навыка письма. Поэтому если ребенок научился писать буквы ручкой, то он может написать их пальцем руки на запотевшем стекле и пяткой на песке. При пораже-
нии премоторной зоны плавный процесс смены ин-нерваций и деиннерваций нарушается, распадается топологическая схема графемы, разлаживается нормальная координация синергических и реципрок-ных отношений в работе пальцев, кисти, предплечья, плеча, плечевого пояса.
Правильное распределение нажимов при письме, привычка к слитному написанию слов и необходимая для скорописи синергия осуществляются фоновыми уровнями координации (руброспинальным и таламопаллидарным). Эти фоновые компоненты письма (так называемые низшие автоматизмы) обычно не осознаются. Более высокие уровни (пирамид-но-стриарный, теменно-премоторный, символических координаций) придают 'скорописи правильность и смысл. Умственное утомление, как показано рядом авторов *(И. П. Павлов; В. В. Розенблат; Г. Н. Сперанский и Ю. М. Пратусевич), характеризуется развитием процесса внешнего (запредельного) торможения в корковых и подкорковых структурах головного мозга. Результаты приведенных исследований, указывающие на изменение нажима в описанных выше методических условиях, подтверждают сформулированную нами рабочую гипотезу. При утомлении благодаря торможению корковых уровней координации движений при письме нижние уровни будут высвобождаться из-под контроля высших уровней, и силовые показатели движений при письме тогда, по-видимому, должны достоверно возрастать по сравнению с началом письменной работы. При распространении этих тормозных процессов на подкорковые структуры в процессе развития утомления должны угнетаться нижние уровни координации движений при письме, что не может не вызвать уменьшения силовых показателей кривой нажима (ССН, ССНФ и СМНФ).
Таким образом, предложенный нами способ регистрации и оценки силовых характеристик движений пр» письме позволяет рассматривать значимое изменение последних как критерий оценки функционального состояния центральной нервной системы учащегося в процессе естественной учебной нагрузки.
ЛИТЕРАТУРА
Баедский Р. Л!., Луценко Л. А. — В кн.: Физиология • труда. М., 1973, с. 36—37.
Безруких М. AI., Бобров Г. И. — В кн.: Морфо-функцио-нальные особенности растущего организма. М., 1974, с. 5—8.
Бернштейн Н. А. О построении движений. М.,' 1947.
Гранит Р. Основы регуляции движений. М., 1973.
Костюк П. Г. — В кн.: Физиология движений. Л., 1976, с. 194—233.
Луценко Л. А. — В кн.: Вопросы кибернетики. М., 1976, вып. 22, с. 115—125.
1 Павлов И. П. Полное собрание сочинений. М,—Л., 1951, Г т. 3, кн. 2, с. 409—427.
' Розенблат В. В. Проблема утомления. М., 1975.
Судебно-почерковедческая экспертиза. М., 1971.
Семина Л. Р. — В кн.: Морфофункциональные особенности растущего организма. М., 1974, с. 114 — 120.
Сентаготаи Я . Арбиб М. Концептуальные модели нервной системы. М., 1976.
Сепп Е. К. — Ж- невропатол. и психиатр., 1955, А"г 12, с. 881—889.
Сперанский Г. Н., Пратусевич Ю. М. — Докл. АН СССР, 1965, т. 163, с. 1293—1296.
Сперанский Г. Н., Пратусевич Ю. М. — Педиатрия, 1964, № 6. с. 3-8.
Сперанский Г. Н., Пратусевич 10. М. — Докл. АН СССР, 1967, т. 172, с. 498—501.
Томилин В. В. Основы судебно-медицинской экспертизы письма. М., 1974.
Шаповалов А. И. — В кн.: Физиология движений. Л., 1976, с. 144—162.
Butter N.. Barton M., Brody В. A. — Cortex, 1970, v. 6. p. 175—190.
Поступила 26/111 1979 r.
FORCE CHARACTERISTICS OF MOVEMENTS DURING WRITING AS A CRITERION FOR ASSESSING THE FUNCTIONAL STATE OF THE NERVOUS
SYSTEM
AC. A. Lisitsyna
The author has devised a technique whereby a curve of pressure exerted by the pen during writing can be plotted and evaluated quantitatively in an automatic way using the following main characteristics of movements: mean force of pressure, mean force of pressure per fragment (a «fragment» being defined as the time^of continuous writing), and
mean modulation of pressure per fragment. From statistically significant variations in these characteristics within identical pieces of a text written at the beginning and end of a writing session (dictation), it is possible to assess ta| changes that have taken place in the functional state of tWl nervous system.
Методы исследования
УДК «12.172.2-053.5-087.1
Ю. М. Пратусевич, С. Б. Королев, К■ А. Лисицына
МЕТОДИКА СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА РИТМА СЕРДЦА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ ШКОЛЬНИКОВ
Институт гигиены детей и подростков Министерства здравоохранения СССР, Москва
Ритм сердца тесно связан с другими физиологическими функциями, поэтому его можно применять как один из интегральных показателей состояния организма в условиях деятельности. В покое сердцу присущи самоконтроль, саморегуляция и самоуправление, т. е. автономность управления. При работе происходит централизация управления, степень которой зависит от способности и возможности сердца адекватно обеспечивать необходимый уровень кровоснабжения органов и тканей в процессе работы. Следовательно, изменение ритма сердечных сокращений можно использовать как универсальную оперативную реакцию на любую работу (умственную или физическую). По современным представлениям (Р. М. Баевский и И. Г. Нидеккер, 1968а; Р. М. Баевский и В. И. Кудрявцева; В. А. Варламов), последовательность сокращений сердца — функция управления процессом формирования импульсов возбуждения в синусовом узле. Р. М. Баевским была предложена двухконтурная модель системы управления ритмом сердца, состоящая из центрального и автономного контуров. Сущность авторегуляции состоит в работе в режиме компенсации отклонений. Контур центрального регулирования обеспечивает поступление в систему синусового узла корригирующих импульсов через корково-под-корковые связи, которые обеспечивают влияние на ритм сердца внешней среды. Для различия изменений отдельных звеньев системы управления ритмом сердца, прежде всего со стороны центральных регуляторных механизмов, предложены математические методы анализа последовательности ряда кардиоинтервалов. С этой целью А. Д. Воскресенский и М. Д. Вентцель, Р. М. Баевский
рекомендуют брать 100—120 значений ряда интервалов R—R ЭКГ.
Обычно для анализа сердечного ритма вычисляют автокорреляционную функцию (АКФ), которая позволяет «усилить» периодические и «ослабитМ» случайные колебания исследуемого показателя-В случае сложного процесса, содержащего периодические и случайные составляющие, АКФ имеет вид постепенно затухающей кривой, на которую наложены периодические составляющие исследуемого колебательного процесса. Эти периодические составляющие АКФ представляют комбинации дыхательных и «медленных» волн, что существенно затрудняет количественное описание сердечного ритма по картине АКФ.
Среди множества математических приемов анализа, применяемых в физиологии, наибольшее признание в последние годы получили спектральные методы (Дж. Бендат и А. Пирсол), предметом анализа которых является наиболеее важная характеристика изучаемых процессов — спектральная плотность, описывающая распределение мощности по частотам. Признание метода спектрального анализа объясняется в первую очередь простотой физиологической интерпретации спектра мощности и когерентности и строгостью математической теории, на которую он опирается.
Для количественной оценки периодических составляющих в последовательных рядах кардиоинтервалов целесообразно использовать метод спектрального анализа сердечного ритма. Эт%г метод подробно рассмотрен в работах И. Г. Нидеккер. Р. М. Баевский и И. Г. Нидеккер (19686) применили при вычислении спектральной плотности (СП) ритма сердца цифровой фильтр Хеммин-
