CC BY
2УДК 616.821-053.5:615.838(571.122):616-07
Буров И.В., Филатов М.А., Поскина Т.Ю., Сидоренко Д.А.
Burov I.V., Filatov M.A., Poskina T.Yu., Sidorenko D.A.
СОСТОЯНИЕ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ УЧАЩИХСЯ ЮГРЫ В УСЛОВИЯХ САНАТОРНОГО ЛЕЧЕНИЯ НА ЮГЕ РФ
THE STATE OF PSYCHO-PHYSIOLOGICAL FUNCTIONS OF UGRA STUDENTS IN THE CONDITIONS OF HEALTH RESORT TREATMENT IN THE SOUTH OF RUSSIA
В работе были получены данные о состоянии психофизиологических функций детей работников ООО «Сургутнефтегаз» в условиях трансширотного перемещения и состоянии сенсомоторный системы учащихся в условиях реабилитационно-восстанови-тельных мероприятий. Исследования, выполненные в условиях трансширотных перемещений детей, позволили получить объективные данные о состоянии анализаторов и двигательных функций учащихся различных возрастных групп с использованием метода расчета параметров квазиаттракторов в фазовом пространстве.
The paper contains the data on the state of children's psycho-physiological functions in terms of latitudinal shifts and the state of students' sensorimotor system in the conditions of rehabilitation and recovery activities. The research, carried out in terms of latitudinal shifts, allowed to obtain objective data on the state of pupils' analyzers and motor functions of different age groups using the method of calculating of quasi-attractors parameters in the phase space.
Ключевые слова: когнитивные функции, квазиаттрактор, трансширотные перемещения.
Key words: cognitive functions, quasi-attractor, latitudinal shifts.
Когнитивные системы относятся к сложным биологическим динамическим системам (БДС), динамика поведения которых практически во всех случаях является нелинейной. Известно, что БДС в рамках компартментно-кластерного подхода (ККП) могут описываться вектором состояния системы (ВСС) х = (х1, X2, ..., Хт)Т в да-мерном фазовом пространстве состояний (ФПС). Компоненты Xi ВСС могут иметь различные биологические или технические (для искусственных нейронных сетей) смысл и значение, но при этом очень важна динамика движения этого вектора в ФПС. Имеется существенное отличие технических систем (в частности, нейрокомпьютерных интеллектуальных систем) от биологических систем (мозга животных или человека) с позиций общей теории систем (ОТС). В условиях Югры пришлое население (мигранты первого и второго поколения) столкнулось с особым природным и социально-экономическими условиями, которые оказывают значительное влияние на их жизнеспособность и психическое состояние. Воздействие комплекса экстремальных факторов внешней среды: резкие перепады температуры, атмосферного давления, относительной влажности воздуха и большая продолжительность холодного периода года, гипоксическое воздействие на организм человека приводят к напряжению механизмов регуляции гомеостаза и, как следствие, проявляется в снижениях возможностей и защитных реакций всего организма человека и приводят к психологическим стрессам и депрессиям [1; 7].
Большую роль в созревании когнитивных функций человека, интеллекта в целом играет социальная окружающая среда как система влияния совместно с параметрами экологических факторов. В частности, интеллект человека (интеграция высших психических функций) формируется в зависимости от социально-культурной среды (либо это мегаполис, либо небольшой населенный пункт). Как известно [1; 2; 4], человек в
большом городе способен обрабатывать большие массивы информации (иначе не выжить), а в небольших городах удерживать большие кластеры информации зачастую не требуется. Соответственно, развитие психофизиологических функций человека на Севере имеет более сложную картину, так как сюда добавляется влияние специфических параметров таких факторов, как длительный холодный период, резкие барометрические колебания, низкое парциальное давление кислорода атмосферного воздуха и т.д. Проведенные нами многочисленные исследования, имеющие лонгитюдный характер, выявили общую картину состояния ФСО, психофизиологических функций представителей разных возрастных групп и показали их отличия от состояния этих функций у испытуемых, проживающих в условиях средней полосы европейской части России.
Проблема сохранения высокого уровня эффективной когнитивной деятельности человека в течение длительного времени, особенно в экстремальных условиях, остается актуальной, несмотря на многочисленные исследования научно-прикладного характера. Поэтому исследования в данной области не теряют свою общенаучную актуальность, и, учитывая активное освоение северных территорий, приобретают в настоящее время особую новизну и социальную значимость.
Всего было обследовано 146 учащихся (в условиях трансширотных перемещениях с севера на юг РФ и обратно) 1-7-х классов школ г. Сургута и Сургутского района в четыре этапа: «до отъезда», «после приезда» в санаторий (время пребывания в санатории -2 недели), «перед отъездом» из него и «по приезду» в Сургут на предмет исследования влияния трансширотных перемещений на психофизиологические функции на базе метода расчета матриц межаттракторных расстояний. Все испытуемые без жалоб на здоровье. Выполненные сравнительные исследования позволили получить объективные данные по состоянию сенсомоторных и психофизиологических функций у учащихся различных возрастно-половых групп с помощью программ для новых биоинформационных методов. В 7-мерном пространстве состояний исследовались параметры квазиаттракторов поведения ВСОЧ с помощью авторской программы «Identity» [5]. Определялись интервалы изменения Дх по 7 координатам, показатели асимметрии Rx между центрами хаотического и стохастического квазиаттракторов ВСОЧ, а также рассчитывался общий объем параллелепипеда V (General value), ограничивающего квазиаттрактор ВСОЧ. Состояние сенсомоторных и психофизиологических функций регистрировали с помощью запатентованной программы для ЭВМ [3]. Испытуемым предъявляли набор заданий из 7 тестов для количественной оценки сенсомоторных показателей и качественной оценки ряда психофизиологических показателей. Первые три теста регистрируют простые визуальные и звуковые психомоторные реакции. Следующие 4 теста предъявляют более усложненные задания и требуют активации комплекса психофизиологических функций (внимания, памяти, мышления).
Обследование испытуемых проводилось в 4 этапа: 1-й этап - перед отъездом детей из Сургута в санаторий; 2-й этап - после прибытия детей в санаторий «Юный Нефтяник»; 3-й этап - в конце пребывания в санатории (перед выездом); 4-й этап - после приезда в Сургут (всего 146 учащихся 1-7-х классов школ г. Сургута и Сургутского района). Установлено, что по результатам третьего этапа обследований (в конце отдыха) квазиаттракторы вектора состояния психофизиологических функций мальчиков и девочек сблизились по параметрам (рис. 1). В остальные измерения различие между ними существенные (шкала по вертикали неравномерная). Данный возраст характеризуется тем, что основные характеристики нервных процессов, такие как сила, подвижность, уравновешенность находятся приблизительно на таком же уровне, как и у взрослого человека, а также в этом возрасте возрастает скорость образования условных рефлексов на простые сенсомоторные стимулы (зрительные, слуховые). Гормональные статус ребенка ближе к началу пубертатного периода характеризуется гормональной перестройкой, а в условиях Севера РФ эта перестройка имеет более запоздалый характер. Рядом авторов
отмечено, что у жителей Югры, особенно в детско-юношеском возрасте наблюдается быстрая утомляемость высших психических функций, которая связана с низким альвеолярным парциальным давлении кислорода (процесс сатурации и вегетативной регуляции в целом), и как следствие, низкая продуктивность в освоении нового учебного материала.
Рис. 1. Динамика изменения объемов квазиаттракторов (у. е.) параметров психофизиологических функций учащихся (мальчики, девочки и общий показатель) в условиях трансширотного перемещения:
— мальчики; девочки;----общий
На рис. 2 представлены результаты тестирования состояния простых сенсомоторных реакций (1-3-е тесты). Характер изменения объемов КА (снижение степени разброса параметров в 3-мерном фазовом пространстве) сенсомоторных функций в условиях Югры свидетельствует о пластичности работы моторно-двигательного комплекса учащихся (рис. 3) в зависимости от эколого-климатических условий.
100 п
10 -
-1-1-1-1
1-е измерение 2-е измерение 3-е измерение 4-е измерение 0,21
0,07 0,06
0,1 -
0,01 -
0,15 0,09
0,03
0,09 * 0,06
0,03
0,01
0,01
1
0,001 -1
Рис. 2. Динамика изменения объемов квазиаттракторов (у. е.) параметров сенсомоторных функций учащихся (мальчики, девочки, общий показатель) в условиях трансширотного местонахождения:
— мальчики;.....девочки; — общий
Следует отметить, что динамика движения параметров квазиаттракторов имеет выраженную зависимость между напряженностью сенсомоторных и психофизиологических функций и трансширотного перемещения (без влияния лечебно-оздоровительных мероприятий), о чем свидетельствуют изменения объемов КА во втором измерении. Наблюдается характерное снижение (общий показатель) объемов КА параметров сенсомоторных реакций: 1-е измерение 0,21 у. е. ^ 0,07 у. е. Соответственно, трансширотное смещение на 3 часа вызывает снижение латентных периодов реакций на индифферентное перцептивное раздражение (зрительный и звуковой стимул) в первые дни отдыха (влияние комплекса лечебно-оздоровительных мероприятий внесли изменения в работу функциональных систем организма).
100 1 90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -0
♦ 89,3
ч
Ж N
59,3
1-е измерение
2-е измерение
3-е измерение
4-е измерение
Рис. 3. Динамика изменения объемов квазиаттракторов (у. е.) параметров психофизиологических функций учащихся (мальчики, девочки, общий показатель) в условиях трансширотного перемещения:
— мальчики; девочки;----общий
Уменьшение размеров КА ВСО учащихся (в общем случае с 89,3 у. е. до 11,9 у. е.) после приезда (отдыха в санатории) свидетельствует о снижении степени разброса в фазовом пространстве состояний координат ВСО для разных детей (рис. 3).
На основании данных рис. 4 были построены модели и идентифицированы параметры этих моделей в рамках логистических кривых, для случая начальных значений хо, превышающих асимптотические величины хас = а/Ь, где а и Ь параметры модели:
ёх/ё = (а - Ьх)х0, (1)
где хо - начальные параметры модели (1). Основываясь на 1-м измерении (хд = 59,3; х^ = 25,6; х0б = 89,3), для представленных на рис. 4 моделей методы наименьших квадратов были получены три пары параметров а и Ь (отдельно для групп девочек - д, мальчиков - м и общий - об) в следующем виде:
ад = 0,3 Ьд = 0,05
ам = 0,2 Ьм = 0,05
аоб = 0,55 Ьоб = 0,05
Очевидно, что модели для мальчиков и девочек различаются существенно и по х0, и по а, Ь (рис. 4). Отсюда можно сделать вывод о большей устойчивости эффекта оздоровления у мальчиков в сравнении с девочками именно по параметрам внимания и мышления, что нельзя сказать про сенсомоторные реакции.
Рис. 4. Теоретические кривые модели (1) параметров квазиаттракторов (Р4-Р7) учащихся с учетом половых различий в условиях трансширотного перемещения
Отметим, что расширение границ КА говорит о том, что некоторые дети входят в область патологического состояния, которое еще не проявляется, т. е. параметры психофизиологических функций уже сигнализируют о неудовлетворительной адаптации и отклонении от нормы. Очевидно, что после приезда из санатория КА ВСО учащихся сужается за счет нормализации всех функций организма для всех групп обследованных детей. Таким образом, при трансширотных перемещениях учащихся Югры (с севера на юг РФ и обратно) резко и значительно изменяются параметры квазиаттракторов, внутри которых наблюдается произвольное движение вектора состояния психофизиологических функций обследуемых, причем объемы квазиаттракторов, характеризующих внимание и мышление у девочек и мальчиков, изменяются разнонаправленно.
Литература
1. Буров И. В., Филатов М. А., Поскина Т. Ю., Стрельцова Т. В. Динамика параметров психофизиологических функций человека в условиях трансширотных перемещений // Сложность. Разум. Постнеклассика. 2015. № 1. С. 95-102.
2. Гавриленко Т. В., Еськов В. М., Хадарцев А. А., Химикова О. И., Соколова А. А. Новые методы для геронтологии в прогнозах долгожительства коренного населения Югры // Успехи геронтологии. 2014. Т. 27, № 1. С. 30-37.
3. Еськов В. М., Брагинский М. Я., Майстренко Е. В., Филатов М. А., Филатова Д. Ю. Исследование параметров сенсомоторных реакций и когнитивных функций человека в многомерном фазовом пространстве состояний / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2010615024, РОСПАТЕНТ. М., 2010.
4. Еськов В. М., Рузанкина Н. А., Безяева И. В. Системный анализ с использованием ЭВМ состояния памяти человека в условиях северного региона РФ // Вестник новых медицинских технологий. 2002. Т. IX, № 3. С. 3-33.
5. Еськов В. М., Устименко А. А., Ануфриев А. С., Еськов В. В., Третьяков С. А. Кластерный анализ вектора состояния биосистем // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009614364, РОСПАТЕНТ. М., 2009.
6. Еськов В. М., Филатова О. Е., Еськов В. В., Филатов М. А., Хадарцева К. А. Состояние функциональных систем организма человека по данным математического моделирования возрастных особенностей. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/ E2014-1/4760.pdf (дата обращения: 19.05.2015).
7. Филатов М. А., Филатова Д. Ю., Сидоркина Д. А., Нехайчик С. В. Идентификация параметров порядка в психофизиологии // Сложность. Разум. Постнеклассика. 2014. № 2. С. 5-16.
