CC BY
26
Интегративная физиология
УДК 616.12+796.01+612.6
ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МЕДЛЕННОВОЛНОВОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ РИТМА СЕРДЦА И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УЧАЩИХСЯ - УЧАСТНИКОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-ИГРОВОГО ВСЕОБУЧА
Е.В. Быков, A.B. Рязанцев, Е.А. Мекешкин, О.А. Казакова ЮУрГУ, г. Челябинскск
Представлены особенности ряда психофизиологических показателей и характеристик ритма сердца учащихся младших классов - участников программы интеллектуально-игрового всеобуча.
Ключевые слова: нейровегетативная регуляция, психофизиологические показатели, вариабельность ритма сердца.
Актуальность проблемы. В современном мире все более возрастает значимость интеллектуально-информационной деятельности как основного фактора научно-технического прогресса и важнейшего сектора инновационной экономики. В этой связи интеллектуальному развитию детей и подростков уделяется повышенное внимание. Однако негативное влияние ряда антропогенных и поведенческих факторов снижает уровень здоровья всего населения, в том числе и детей. «Экологический пресс», гипокинезия, рост информационных нагрузок (получивших определение «информационная болезнь») и другие факторы уже привели к значительному ухудшению здоровья детского контингента, уровень которого еще более снижается по мере обучения в школе, особенно в условиях постоянно внедряемых инновационных педагогических технологий [1-13]. В последние годы для 20-50 % учащихся начальных классов характерно наличие школьных трудностей [14-19].
Большинство ученых отмечают, что адаптация учащихся к условиям новой среды требует быстрого развития мозга, особенно его высших отделов - коры больших полушарий. Как показали исследования Института возрастной физиологии РАО, вне зависимости от практикуемых систем обучения большая учебная нагрузка, заложенная в базисном учебном плане, усугубляется дополнительным включением вариативных занятий и становится чрезмерной, следовательно, организм ребенка, обучающегося в школе, подвергается широкому спектру негативных воздействий, снижающих резервы его здоровья [20-23].
В этой связи приобретает особую актуальность выявление ранних неблагоприятных изменений в состоянии здоровья детей, разработка и физиологическое обоснование технологий, которые интегрируют различные методы укрепления
здоровья, сочетают в себе высокую эффективность и доступность, учитывают наличие сенситивных и критических периодов развития детей [7-9,24,25].
Цель работы: оценка влияния интеллектуально-информационных нагрузок на психофизиологическое состояние и медленноволновую вариабельность ритма сердца учащихся младших классов -участников интеллектуально-игрового всеобуча.
Организация и методы исследования. В исследовании приняло участие 85 учащихся младшего школьного возраста (2-й и 4-й классы), занимающихся по программе интеллектуально-игрового всеобуча на базе МОУ СОШ № 100 г. Челябинска. Первая группа (основная) - участники всеобуча, 2-я группа - сверстники группы контроля. Обследование проведено после зимних каникул (февраль) в первой половине дня, до начала учебных занятий в секции до нагрузки (проба 1) и после нагрузки (выполнение арифметических действий сложения и вычитания, проба 2).
Проведен спектральный анализ показателей частоты сердечных сокращений (ЧСС). В каждом положении регистрировались за 500 ударов сердца (ЭКГ), автоматически регистрировались абсолютные значения параметров и их вариабельность по методу быстрого преобразования Фурье. Вариабельность (флюктуации) рассматривалась как мера вегетативной (автономной) регуляции кровообращения. Мощность спектральной плотности (общая мощность спектра - ОМС, м/с2/Гц, общая вариабельность) анализировалась как функция частоты, показателем вариабельности служит среднеквадратическое отклонение значений показателей.
Анализ колебательной активности показателей гемодинамики проведен в четырех диапазонах спектра: 1) ультранизкочастотный диапазон (УНЧ) - до
0,025 Гц (отражает активность метаболической регуляции); 2) очень низкочастотный диапазон
Интегративная физиология
(ОНЧ) - 0,025-0,075 Гц, отражает активность высших центров вегетативной регуляции; 3) низкочастотный диапазон (НЧ) (0,075-0,15 Гц) - отражает активность симпатического отдела ВНС; 4) высокочастотный диапазон (ВЧ) - 0,15-0,5 Гц - влияние парасимпатического отдела ВНС. При расчете величин мощности использовалась фильтрация спектра 60 %. Это осуществлено для того, чтобы выявить и проанализировать только пиковую активность в спектрах [26].
Исследования психофизиологических показателей проведены с помощью аппаратно-программного комплекса «НС-ПсихоТест» фирмы «Нейрософт» г. Иваново (тесты «Оценка внимания» и «Помехоустойчивость»).
Результаты исследования медленноволновой вариабельности ритма сердца учащихся вторых классов представлены в табл. 1.
Величина ЧСС соответствовала в обеих группах возрастной норме при отсутствии межгруппо-вых различий. Однако были установлены различия общей мощности спектра (ОМС): в основной группе ее величина была достоверно больше, чем в контрольной, что характеризует менее выраженное напряжение адаптации к школьным нагрузкам. Помимо этого, у лиц этой группы выше показатели мощности спектра практически во всех диапазонах, достоверно значимо в ультранизкочастотном и очень низкочастотном диапазонах (р < 0,05-0,01). Активность сегментарного уровня регуляции (НЧ-и ВЧ-колебания) также выше в среднем на 20 %, но не достигает степени достоверных различий.
Интерес представляет анализ относительной мощности колебаний в различных диапазонах спектра ритма сердца (РС). В основной группе
доля ОНЧ-колебаний (31,20 % против 27,15 %) выше, чем в контрольной, а ВЧ-колебаний ниже (22,85 % против 27,35 %), в остальных диапазонах (НЧ и УНЧ) различий не зафиксировано. Можно полагать, что повышение доли очень низкочастотных колебаний, отражающих влияние надсегмен-тарного уровня регуляции, свидетельствует о вовлечении структур ЦНС для лучшей адаптации к умственным нагрузкам.
Влияние умственной нагрузки привело к повышению ЧСС в обеих группах и сопровождалось тенденцией к повышению ОМС. При этом в 1-й группе мощность колебаний во всех диапазонах спектра была выше, чем во 2-й. В то же время динамика относительной мощности спектра была различна. Если в 1-й группе происходило повышение доли НЧ-колебаний до 41,10 %, что отражает активность симпатического отдела ВНС в ответ на
нагрузку при симвантном росте доли ВЧ-колебаний и снижении значимости надсегментарного уровня регуляции (доля ОНЧ-колебаний снизилась до 24,55 %), то во 2-й группе повышение тонуса симпатического отдела (доля НЧ-колебаний возросла до 40,10 %) происходило при увеличении доли ОНЧ-колебаний и снижении относительной мощности ВЧ-колебаний. Указанные особенности динамики спектральных характеристик, на наш взгляд, отражают более адаптивный ответ учащихся 1-й группы на предъявленную нагрузку; во 2-й группе перераспределение ОМС в пользу ОНЧ-колебаний и «ригидность» медленноволновой вариабельности ритма сердца свидетельствуют о напряжении регуляторных механизмов. Также во 2-й группе при проведении пробы с умственной нагрузкой более высок индекс вагосимпатического
Таблица 1
Данные показателей общей мощности спектра ритма сердца и ее распределение по диапазонам у 2-классников (М ± т)
Показатель 1-я группа (п = 21) 2-я группа (п = 23) Р
1-я проба
ЧСС, уд./мин 91,85 ±2,86 88,10 ±2,80 > 0,05
ОМС, уел. ед. 55,29 ± 5,31 40,03 ± 4,64 <0,05
УНЧ, уел. ед. 6,28 ± 0,52 4,62 ± 0,49 <0,05
ОНЧ, уел. ед. 16,88 ± 1,75 11,02 ± 1,76 <0,01
НЧ, уел. ед. 18,88 ±2,03 14,43 ± 1,60 >0,05
ВЧ, уел. ед. 13,26 ±1,50 9,97 ± 1,07 >0,05
2-я проба
ЧСС, уд./мин 99,85 ±2,11 95,15 ±2,68 >0,05
ОМС, уел. ед. 62,05 ± 6,69 42,55 ± 5,49 <0,05
УНЧ, уел. ед. 5,03 ± 0,51 2,44 ± 0,37 <0,01
ОНЧ, уел. ед. 14,67 ±1,58 10,75 ± 1,24 <0,05
НЧ, уел. ед. 25,34 ± 2,37 19,16 ±1,91 <0,05
ВЧ, уел. ед. 17,01 ± 2,24 10,20 ± 1,32 <0,05
Быков Е.В., Рязанцев A.B.,
Мекешкин Е.А., Казакова О.А._____________________
взаимодействия (НЧ/ВЧ) - 1,73 ± 0,12 против 1,59 ± ± 0,10 в 1-й группе, а также индекс централизации (3,04 ± 0,14 против 2,53 ± 0,09).
Показатели ЧСС 4-классников не имели достоверных межгрупповых различий (табл. 2).
Исходная величина ОМС была незначительно выше во 2-й группе, но после пробы она сущест-
венно повысилась у учащихся, занимающихся по программе интеллектуально-игрового всеобуча. В процентном отношении у них произошло повышение доли НЧ-колебаний с 37,75 до 39,60 % при снижении доли высокочастотных флюктуаций, но на фоне возрастания мощности колебаний в этом диапазоне спектра. У детей контрольной группы умственная нагрузка привела к двукратному увеличению доли НЧ-колебаний при существенном снижении как относительной, так и абсолютной мощности ВЧ-колебаний. Доля ОНЧ-колебаний составляла в группах 24-26 % (изменялась незначительно). Следовательно, реакция 4-классников на умственную нагрузку более адекватна, менее выражены различия между группами сравнения. Вероятно, отсутствие существенных различий реакции на пробу умственной нагрузки 4-классников 1-й группы по сравнению с группой контроля объясняется тем, что они занимаются по программе всеобуча полгода.
В то же время изучение результатов тестов «Оценка внимания» и «Помехоустойчивость» позволило выявить совершенствование свойств внимания и помехоустойчивости - способности сопротивляться воздействию фоновых помех при восприятии какого-либо объекта. Тест «Оценка внимания» предназначен для диагностики концентрации и устойчивости внимания - испытуемый должен в ответ на световой сигнал как можно бы-
Возрастные особенности медленноволновой ________________вариабельности ритма сердца...
стрее нажать на кнопку на зрительно-моторном анализаторе; число сигналов для детей составляет 30, продолжительность варьирует (от 0,5 до 2,5 с). У 2-классников 1-й группы среднее значение времени реакции на световой сигнал составило 336,35 ± ± 13,18, с у 4-классников - 296,50 ± 6,88 с; во 2-й группе у 2-классников - 328,89 ± 5,18 с, у 4-
классников - 302,00 ± 6,75 с. Функциональный уровень системы: 1-я группа 3,28 ± 0,35 уел. ед. (2-й класс) и 3,64 ± 0,35 (4-й класс); во 2-й группе несколько ниже - соответственно 2,86 ± 0,43 и 2,93 ± ± 0,58. Отдельного внимания заслуживает оценка устойчивости системы: она возрастала в 1-й группе с 0,78 до 1,10 уел. ед., во 2-й существенно не изменилась (с 0,75 до 0,78).
Фоновые результаты исследования позволяют сформировать базу данных психофизиологических характеристик учащихся, дать в последующем оценку онтогенетических изменений, влияния различного уровня интеллектуально-информационных нагрузок на организм детей и подростков.
Литература
1. Экология, здоровье, качество жизни (очерки системного анализа) /Н.А. Агаджанян, Г.П. Сту-паков, И.Б. Ушаков и др. - М.; Астрахань: Изд-во АГМА, 1996. -260 с.
2. Агаджанян, H.A. Интегративная медицина и экология человека / H.A. Агаджанян, И.Н. Полунин. - М.; Астрахань: Изд-во АГМА, 1998. - 355 с.
3. Баранов, A.A. Здоровье детей России: научные и организационные приоритеты / A.A. Баранов//Педиатрия, 1999. —М3. - С. 4-6.
4. Ненашева, A.B. Физиологическое обоснование программы сохранения и укрепления здоровья учащихся младшего школьного возраста: авто-
Таблица 2
Данные показателей общей мощности спектра ритма сердца и ее распределение по диапазонам у 4-классников (М ± т)
Показатель 1-я группа (п = 21) 2-я группа (п = 23) Р
1-я проба
ЧСС, уд./мин 83,00 ±3,21 85,67 ± 3,42 >0,05
ОМС, уел. ед. 46,52 ± 5,84 55,43 ± 6,79 >0,05
УНЧ, уел. ед. 3,22 ± 0,43 8,18 ± 1,07 <0,001
ОНЧ, уел. ед. 9,48 ± 1,11 18,90 ±2,04 <0,001
НЧ, уел. ед. 15,89 ± 1,75 11,81 ± 1,46 >0,05
ВЧ, уел. ед. 17,93 ± 1,96 16,53 ± 2,03 >0,05
2-я проба
ЧСС, уд./мин 93,81 ± 3,10 96,83 ± 4,22 >0,05
ОМС, уел. ед. 89,59 ± 10,44 57,20 ±5,47 < 0,001
УНЧ, уел. ед. 7,57 ±0,91 5,11 ±0,94 >0,05
ОНЧ, уел. ед. 21,04 ±2,22 14,42 ± 2,29 <0,05
НЧ, уел. ед. 33,48 ± 4,05 25,68 ±3,17 >0,05
ВЧ, уел. ед. 27,50 ±3,53 11,99 ± 1,50 < 0,001
Интегративная физиология
реф. дис. ... канд. биол. наук / A.B. Ненашева. -Челябинск, 2001.-21 с.
5. Ненашева, A.B. Формирование аллостаза, особенности роста и развития детей из социально неблагополучных семей: автореф. дис. ... д-ра биол. наук/A.B. Ненашева. - Челябинск, 2008. - 46 с.
6. Быков, Е.В. Адаптация к школьным нагрузкам учащихся образовательных учреждений нового типа/E.B. Быков, А.П. Исаев//Физиология человека. - 2001. - Т. 27, № 5.- С. 76-81.
7. Быков, Е.В. Влияние уровня двигательной активности на функциональное состояние здоровых учащихся и физиологическое обоснование рекреационных и коррекционных программ: дис. ... д-ра мед. наук/Е.В. Быков. - Челябинск, 2002. -316 с.
8. Быков, Е.В. Сравнительная оценка функционального состояния кардиореспираторной системы детей с различным уровнем двигательной активности / Е.В. Быков, М.Н. Прокопьева // Материалы VI Российского научного форума «Реа-СпоМед». -М.у 2006. - С. 23-24.
9. Быков, Е.В. Применение поверхностной рефлексотерапии для повышения работоспособности учащихся // Е.В. Быкову М.Н. Прокопьева, A.B. Чипышев // Материалы межд. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы оздоровления насе-лениЯу физической культуры, спорта и реабилитации». - Челябинск: Изд-воЮУрГУу 2006. - С. 15-19.
10. БайгужиНу П.А. Особенности адаптации к учебной нагрузке школьников 8—9 лет с различным психотипом: автореф. дис. ... канд. биол. наук/НА. Байгужин. - Челябинск, 2005. -18 с.
11. Сабирьянову А.Р. Структура медленноволновой вариабельности показателей гемодинамикиу как интегральная характеристика активности уровней регуляции системы кровообращения у детей младшего и среднего школьного возраста: автореф. дис. ... д-ра мед. наук / А.Р. Сабирьянов. - Курган, 2005. - 36 с.
12. Прокопьева, М.Н. Функциональное состояние кардиореспираторной системы детей 6-9 лет при применении оздоровительных технологий: автореф. ... дис. канд. мед. наук/М.Н. Прокопьева. - Курган, 2006. - 24 с.
13. Шибкова, Д.З. Особенности психофизиологических функций школьников / Д.З. Шибкова, О.А. Макунина, И.А. Якубовская //Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2006. — №3-2 (15). -С. 75-76.
14. О связи физического развития и иммунного статуса детей и подростков / В.Р. Кучма, Н.И. Суханова, Т.А. Семененко и др. // Гигиена и санитария. -1996. -№ 2.- С. 17-19.
15. Распространенность, диагностика и лечение синдрома дефицита внимания с гиперак-
тивностью у детей / В.Р: Кучма, А.Г. Платонова, JI.B. Баль и dpi // Российский вестник перинатоло-гии и педиатрии. -1996. -М2. - С. 43-45.
16. Реабилитация детей с минимальной дисфункцией мозга / Е.В. Лукина, Л.А. Кабанова, О .Г. Колесова и др. //1-й Российский конгресс «Реабилитационная помощь населению России»: сб. научных трудов. - М., 2003. - С. 159-160.
17. Трухина, С.И. Факторы, влияющие на формирование школьных трудностей у первоклассников / С.И. Трухина, Е.В. Четверикова, О.В. Туля-кова // Российский физиологический журнал им. ИМ. Сеченова. - 2004. - Т. 90, № 8. - С. 408.
18. Тулякова, О.В. Влияние факторов перинатального, физического и психического развития на мышление первоклассников / О.В. Тулякова, Е.В. Четверикова, В.И Циркин // Физиология развития человека: материалы Междунар. науч. конф. -М., 2004. - С. 385.
19. Хрулева, Л.В. Психофизиологические детерминанты школьных трудностей: автореф. дис. ... канд. биол. наук/Л.В. Хрулева. -Ярославль, 2004.-24 с.
20. Антропова, М.В. Физическое развитие и состояние здоровья учащихся / М.В. Атропова, Г.Г. Манке, Г.В. Бородкина // Здравоохранение РФ. -1997.-М3.-С. 29-33.
21. Безруких, М.М. Теоретические аспекты изучения физиологического развития ребенка / М.М. Безруких, Д.А. Фарбер. // Физиология развития ребенка: теоретические и прикладные аспекты. -М.: Образование от А до Я, 2000. - С. 9-13.
22. Безруких, М.М. Особенности организации внимания у гиперактивных детей 5,5-7 лет / М.М. Безруких, НЕ. Рейсих, ТА. Филлипова // Научные труды I съезда физиологов СНГ. — М.: Медицина-Здоровье, 2005. -Tl.- С. 145-146.
23. Сонъкин, В.Д. Теоретические основы физиологии развития /В.Д. Сонъкин //Альманах «Новые исследования». - М.: Вердана, 2004. —№1—2.— С. 360.
24. Критерии комплексной оценки здоровье-сберегающих технологий в разных видах образовательных учреждений / Е.А. Бабенкова, З.И Ба-цева, Н.В. Лазаренко и др. // Альманах «Новые исследования». -М., 2004. -№ 1-2. - С. 69-70.
25. Критические и сенситивные периоды в онтогенезе человека / В.И Рыбаков, Т. С. Пронина, Н.И. Орлова и др. // Рос. физиол. журн. им. ИМ. Сеченова, 2004. - Т. 90, № 8. - С. 398.
26. Астахов, A.A. Физиологические основы биоимпедансного мониторинга гемодинамики в анестезиологии (с помощью системы «Кентавр»): в 2 т. / A.A. Астахов. - Челябинск, 1996. - Т. 2 . -102 с.
Поступила в редакцию 24 декабря 2008 г.
