CC BY
15
ВЛИЯНИЕ АЭРОБНЫХ, АНАЭРОБНЫХ ГЛИКОЛИТИЧЕСКИХ И АНАЭРОБНЫХ АЛАКТАТНЫХ КОМПОНЕНТОВ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕТЕЙ 6-7 ЛЕТ ПРИ НАПРЯЖЕННОЙ КОГНИТИВНОЙ НАГРУЗКЕ
И.А. Криволапчук1, М.Б. Чернова, А.А. Герасимова ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Москва
Полученные результаты показали, что функциональное состояние (ФС) детей 6-7 лет в условиях напряженной информационной нагрузки существенно зависит от влияния аэробных и анаэробных компонентов физической работоспособности. Установлено, что от 5 до 24 % общего варьирования изучаемых признаков связано с уровнем биоэнергетических возможностей организма. Выявлено, что аэробные и анаэробные гликолитические возможности, с одной стороны, и анаэробные алактатные - с другой, обеспечивают противоположный функциональный эффект.
Ключевые слова: аэробные, анаэробные гликолитические и анаэробные алактатные возможности, функциональное состояние, когнитивная нагрузка, вегетативная реактивность и вегетативное обеспечение деятельности.
Influence of aerobic, anaerobic glycolytic and anaerobic alactic components of physical performance on the functional state of 6-7-year-old children under intense cognitive load. The results of the study showed that the functional state (FS) of children at the age of 6-7 years old under intense cognitive load significantly depends on the influence of aerobic and anaerobic components of physical performance. It was established that from 5 to 24 % of the total variation of the studied traits is associated with the level of the bioenergetic capabilities of the organism. It was revealed that aerobic and anaerobic glycolytic abilities, on the one hand, and anaerobic alactic ones, on the other hand, provide an opposite functional effect.
Key words: aerobic, anaerobic glycolytic and anaerobic alactic abilities, functional state, cognitive load, vegetative reactivity and vegetative activity support.
Существуют исследования, результаты которых свидетельствуют о том, что отмечаемые при психологическом стрессе и напряженной когнитивной деятельности психофизиологические изменения функционального состояния (ФС) во многом зависят от уровня развития аэробных, анаэробных гликолитических и анаэробных алактатных возможностей организма. В публикациях, посвященных анализу влияния этих биоэнергетических компонентов физической работоспособности на изменения различных аспектов ФС человека, в основном, описываются различия, обусловленные аэробными возможностями, тогда как практически отсутствуют сведения об индивидуальных особенностях ФС детей, обусловленных влиянием анаэробных гликолитических и анаэробных алактатных возможностей организма [7; 9; 8; 10; 14; 15; 16; 17; 18;
Контакты: 1 Криволапчук И.А. - E-mail: <i.krivolapchuk@mail.ru>
11]. Важно отметить, что эти биоэнергетические способности, могут играть как самостоятельную, так и совместную роль в определении величины тренировочного эффекта, однако, исследования, посвященные изучению данного вопроса при напряженной когнитивной деятельности, применительно к детям и подросткам школьного возраста, не проводились.
Цель исследования - выявить влияние биоэнергетических компонентов физической работоспособности на ФС детей 6-7 лет в условиях напряженной когнитивной нагрузки.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследовании приняли участие дети 6-7 лет (n=127), отнесенные по состоянию здоровья к основной медицинской группе. Организация исследования соответствовала требованиям Хельсинской декларации.
Моделью напряженной когнитивной нагрузки служила работа с буквенными корректурными таблицами В.Я. Анфимова. Обследование осуществлялось в двух режимах работы: 1) «автотемп»; 2) максимальный темп при наличии «угрозы наказания». Перед выполнением первого задания испытуемым сообщалось, что они должны работать в удобном для себя темпе, а перед реализацией второго им давалась инструкция, содержащая требование безошибочно работать с максимально возможной скоростью. При этом в качестве «наказания» использовался стандартный набор порицающих замечаний и сильный звук. По результатам выполнения корректурной пробы рассчитывали объём работы (А) и коэффициент продуктивности (Q).
Математический анализ сердечного ритма использовали для оценки степени напряженности регуляторных систем [6]. В состоянии покоя записывали 300-500, а при тестовой нагрузке - 100-150 кардиоинтервалов. Реализация метода осуществлялась при помощи автоматизированного комплекса на базе персонального компьютера. Определяли среднюю продолжительность RR-интервала (RRNN), моду (Мо), амплитуду моды (АМо), разброс кардиоинтервалов (MxDMn), среднеквадратическое отклонение (SDNN), стресс-индекс (SI). Частота сердечных сокращений (ЧСС) рассчитывалась по 6-секундным отрезкам записи с пересчетом на 1 минуту.
Систолическое (СД) и диастолическое (ДД) давление крови регистрировали в соответствии с рекомендациями ВОЗ. Применяли адекватную возрасту детскую манжету. Рассчитывали среднее давление (САД), двойное произведение (ДП), вегетативный индекс Кердо (ВИК).
Эффективность деятельности оценивали на основании соотнесения результативности работы с величиной вегетативных сдвигов при её выполнении. Определяли Q/ЧСС, Q/SI, Q/ДП, A/ЧСС, A/SI, A/ДП.
Перед выполнением каждого задания у испытуемых с помощью варианта 8-цветового теста Люшера (модификация Л.Н. Собчик) определяли уровень ситуативной тревожности (СТ) и коэффициент вегетативного тонуса (КВТ) [4].
Для изучения школьной тревожности использовали опросник Филлипса [3]. С его помощью оценивали 8 факторов (синдромов) тревожности.
Обработка данных осуществлялась с использованием стандартной программы в пакете Statistica. Для изучения изменчивости различных показателей ФС детей
6-7 лет в зависимости от уровня развития биоэнергетических компонентов физической работоспособности (ФР) использовали дисперсионный анализ трехфакторных ортогональных комплексов, позволяющий оценить не только влияние каждого из факторов в отдельности, но и в совокупности. Показатель силы влияния факторов на результативный признак (h^) определяли с помощью метода Н.А. Плохинского.
В качестве основных компонентов физической работоспособности рассматривали: анаэробные алактатные (фактор С); анаэробные гликолитические (фактор В) и аэробные (фактор А) биоэнергетические способности [6; 8]. Для определения уровня их работоспособности использовали от 4 до 5 наиболее информативных показателей. С помощью перцентильной шкалы по каждой переменной определялся уровень работоспособности. Высокому уровню соответствовала оценка в 3 балла, среднему - 2 балла, низкому - 1 балл. Общая оценка компонентов работоспособности вычислялась по сумме баллов. В итоге выделялись 2-3 градации оценок по каждому фактору.
Анаэробная алактатная способность оценивалась на основе определения мощности нагрузки, максимальное время реализации которой составляло 1 с (W1), показателя интенсивности накопления пульсового долга (ИНПД) после работы в зоне максимальной мощности, времени бега на 20 м, результатов выполнения прыжка в длину и становой динамометрии; анаэробная гликолитическая способность - времени удержания «до отказа» нагрузки мощностью 4 Вт/кг ^4Вт/кг), определения мощности нагрузки, максимальное время реализации которых составляло 40 с (W40), результатов выполнения теста «поднимание туловища»; аэробная способность - максимального потребления кислорода (МПК), мощности нагрузки при пульсе 170 уд/мин (PWC170), времени удержания «до отказа» нагрузки мощностью 2 Вт/кг, определения мощности нагрузки, максимальное время реализации которой составляло 900 с (W900) [1, 2, 5]. Индексы 1, 2, з - показатели ФС в покое и при информационной нагрузке в авто-и максимальном темпе, соответственно.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На основе применения трехфакторного дисперсионного анализа были получены данные, свидетельствующие о том, что аэробные, анаэробные гликолитические и анаэробные алактатные компоненты физической работоспособности оказывают статистически значимое (p<0,05-0,01) воздействие на ФС детей 6-7 лет при напряженной информационной нагрузке (рис.). Материалы исследования указывают на то, что применительно к 52 переменным, характеризующим ФС, нулевая гипотеза опровергается на высоком уровне значимости, как в отношении отдельных компонентов работоспособности, так и их взаимодействий.
Количество показателей
Рис. 1. Значимое влияние аэробного (фактор А), анаэробного гликолитического (фактор В) и анаэробного алактатного (фактор С) компонентов физической работоспособности на ФС детей 6-7лет
Аэробная способность (фактор А) достоверно влияет на 15 показателей ФС (ЧСС0, RRNNo, ДД, ДЦ, ДЦ, RRNNЬ ДП2, MxDMn1, SI1, RRNN2, Мор САД, САД, СД, А), анаэробная гликолитическая (фактор В) - на 9 показателей ФС (ЧСС0, СД0, ЧССр Мо1, MxDMn1, ВИКр Мо2, ДЦ, общая тревожность), анаэробная алактатная (фактор С) - на 7 (RRNN0, АМо0, ДД, САД, САД, межличностная тревожность). Очевидно, что в возрасте 6-7 лет аэробный компонент ФР оказывает наиболее существенное воздействие на изучаемые показатели ФС.
Взаимодействие факторов АВ оказалось значимым в отношении 8 (RRNN0, MxDMn1, А, А/ЧСС, А/ДЦ, Q/ЧСС1, Q/ДП1, ДЦ), АС - 3 (А, межличностная тревожность), ВС - 4 (СД, ДЦ, А, Мо2), АВС - 6 (RRNN1, MxDMn1, А^^, Мо2, ДЦ, А^12, КВТ2) показателей ФС. Сила влияния факторов и их сочетаний для различных переменных находилась в диапазоне от 5 до 18 %. В отдельных случаях, учитывая суммарное воздействие факторов и их сочетаний на результативный признак, величина влияния достигала 24 %.
Результаты исследования свидетельствуют о том, что на ФС детей 6-7 лет в условиях напряженной информационной нагрузки существенное влияние оказывают как аэробные, так и анаэробные компоненты ФР и их взаимодействие. Показано, что рассматриваемые компоненты работоспособности определяют уровень неспецифической активации, эффективность и психофизиологическую цену напряженной когнитивной деятельности, выраженность личностной тревожности.
Установлено, что анаэробные гликолитические и анаэробные алактатные способности в целом обеспечивают противоположный функциональный эффект в отношении показателей вегетативной регуляции физиологических функций.
Первые способствуют оптимизации вегетативного обеспечения деятельности и снижению вегетативной реактивности, вторые, напротив, стимулируют возрастание мобилизуемости ресурсов организма и формирование повышенной вегетативной реактивности.
Полученные данные позволяют согласиться с мнением ряда авторов о том, что не только аэробные, но и анаэробные возможности оказывают воздействие на ФС человека в условиях психологического стресса и высоких когнитивных нагрузок [7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 16; 19].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ результатов исследования позволяет сделать заключение, что ФС детей 6-7 лет в условиях напряженной информационной нагрузки существенно зависит от влияния аэробных и анаэробных компонентов физической работоспособности. Установлено, что от 5 до 24 % общего варьирования изучаемых признаков связано с уровнем биоэнергетических возможностей организма.
Выявлено, что аэробные и анаэробные гликолитические возможности, с одной стороны, и анаэробные алактатные - с другой, обеспечивают противоположный функциональный эффект. Первые способствуют оптимизации вегетативного обеспечения деятельности и снижению вегетативной реактивности, вторые, напротив, стимулируют возрастание мобилизуемости ресурсов организма и формирование повышенной вегетативной реактивности.
Полученные данные дают основание полагать, что комплексное применение физических нагрузок преимущественно аэробной и анаэробной гликолитической направленности, позволит эффективно управлять ФС детей при напряженной когнитивной деятельности. Эти данные имеют принципиальное значение для решения проблемы оптимизации процесса обучения на основе уменьшения психофизиологической цены учебной деятельности посредством направленного использования физических упражнений. Работа поддержана грантом РФФИ (№ 17-06-00162а).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной медицине. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - 208 с.
2. Корниенко И.А., Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В. Возрастное развитие энергетики мышечной деятельности: Итоги 30-летнего исследования. Сообщение I. Структурно-функциональные перестройки // Физиология человека. - 2005.Т. 31, № 4. - С. 42-46.
3. Микляева А.В., Румянцева П.В. Школьная тревожность: диагностика, профилактика, коррекция. - СПб.: Речь, 2007. - 248 с.
4. Собчик Л.И. Метод цветовых выборов - модификация цветового теста Люшера. - СПб.: Речь, 2006. - 128 с.
5. Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В. Развитие мышечной энергетики и работоспособности в онтогенезе. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011. - 368 с.
6. Шлык Н.И. Сердечный ритм и тип регуляции у детей, подростков и спортсменов. - Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2009. - 259 с.
7. Álvarez-Bueno C., Pesce C., Cavero-Redondo I., Sánchez-López M., Martínez-Hortelano J.A., Martínez-Vizcaíno V. The Effect of Physical Activity Interventions on Children's Cognition and Metacognition: A Systematic Review and Meta-Analysis // J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 2017. Vol. 56(9). - pp. 729-738
8. de Greeff J.W., Bosker R.J., Oosterlaan J., Visscher C., Hartman E. Effects of physical activity on executive functions, attention and academic performance in preadolescent children: a meta-analysis // J Sci Med Sport. - 2018. - Vol. 21, No. 5. - pp. 501-507.
9. Donnelly J.E., Hillman C.H., Castelli D., Etnier J.L., Lee S., Tomporowski P., Lambourne K., Szabo-Reed A.N. Physical Activity, Fitness, Cognitive Function, and Academic Achievement in Children: A Systematic Review // Med Sci Sports Exerc., -2016. - vol. 48, no. 6. - pp. 1223-1224.
10. Greenberg (Гринберг Дж.) Управление стрессом. - СПб.: Питер, 2002. -496 с.
11. Huang C.J., Webb H.E., Zourdos M.C., Acevedo E.O. Cardiovascular reactivity, stress, and physical activity // Front Physiol. - 2013. - vol. 7, no. 4. - pp. 314-318.
12. Landers D.M. Exercise and Mental Health //Exercise Science. - 1998. - Vol. 7, № 2. - P. 131-146.
13. Lawlor, D.A. The effectiveness of exercise as an intervention in the management of depression: systematic review and meta-regression analysis of randomised controlled trials / D.A. Lawlor, S.W. Hopker // BMJ. - 2001. - Vol. 322. - Р. 763.
14. Nowell, P.M., Landers D.M. Aerobic fitness and cognition: A metaanalytic examination of the cardiovascular fitness hypothesis // Paper presented at the Fourth I.O.C. World Congress on Sport Sciences. - Monte Carlo, 22-25 september 1997 g / University of Monte Carlo. - Monte Carlo, 1997 - Р. 42-44.
15. Reims H.M., Sevre K, Fossum E. et al. Adrenaline during mental stress in relation to fitness, metabolic risk factors and cardiovascular responses in young men //Blood Press. - 2005. -V. 14, № 4. - P. 217-226.
16. Roemmich J.N., Lambiase M., Salvy S.J., Horvath P.J. Protective effect of interval exercise on psychophysiological stress reactivity in children // Psychophysiology. 2009. Vol. 46, № 4, p. 852-861.
17. Spalding T.W., Lyon L.A., Steel D.H. et al. Aerobic exercise training and cardiovascular reactivity to psychological stress in sedentary young normotensive men and women // Psychophysiology,. - 2004. - Vol. 41, № 4. - P. 552-562.
18. Steptoe A., Kearsley N., Walters N. Cardiovascular activity during mental stress following vigorous exercise in sportsmen and inactive men // Psychophysiology. - 1993. - Vol.30, № 3. - P. 245-252.
19. Weyerer, S. Physical Exercise and Psychological Health / S. Weyerer, B. Kupfer // Sports Med. - 1994. - Vol. 17, № 2. - P. 108-116.
REFERENCES
1. Karpman V.L., Belocerkovskij Z.B., Gudkov I.A. Testirovanie v sportivnoj medicine (Testing in sports medicine). - Moscow: Fizkul'tura i sport, 1988. - 208 s.
2. Kornienko I.A., Son'kin V.D., Tambovceva R.V. Vozrastnoe razvitie ehnergetiki myshechnoj deyatel'nosti: Itogi 30-letnego issledovaniya. Soobshchenie I. Strukturno-funkcionaTnye perestrojki (Age development of the energy of muscle activity: Results of a 30-year study. Message I. Structural and functional rearrangements) // Fiziologiya cheloveka. - 2005. - T. 31, N 4. - S. 42-46.
3. Miklyaeva A.V., Rumyanceva P.V. SHkol'naya trevozhnost': diagnostika, pro-filaktika, korrekciya. - SPb.: Rech', 2007. - 248 s.
4. Sobchik L.I. Metod cvetovyh vyborov - modifikaciya cvetovogo testa Lyushera. (School anxiety: diagnosis, prevention, correction). - St. Petersburg: Rech', 2006. - 128 s.
5. Son'kin V.D., Tambovceva R.V. Razvitie myshechnoj ehnergetiki i rabotosposobnosti v ontogeneze (Development of muscular energy and working capacity in ontogenesis). - Moscow: Knizhnyj dom «LIBROKOM», 2011. - 368 s.
6. Shlyk N.I. Serdechnyj ritm i tip regulyacii u detej, podrostkov i sportsmenov (Heart rhythm and type of regulation in children, adolescents and athletes). - Izhevsk: Izd-vo «Udmurtskij universitet», 2009. - 259 s.
