ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 Быков Е.В., Зинурова Н.Г., Смирнова О.А., Фурасова А.Д.

ВОЗРАСТНО-ПОЛОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ НЕЙРОВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ИНОТРОПНОЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ УМСТВЕННЫХ НАГРУЗОК

Е.В. Быков, * Н.Г. Зинурова*, О.А. Смирнова, А.Д. Фурасова

Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск

*МОУ СОШ №100, г. Челябинск

Взаимосвязь физического и психофизиологического развития детей хорошо известна. В ряде работ показано, что у лиц с высоким уровнем развития аэробных возможностей психофизиологическая реактивность по вегетативным показателям неспецифической активации адекватно снижена по сравнению с испытуемыми, проявляющими низкую аэробную выносливость и физическую работоспособность (ФР) [D. Holmes et al., 1985; J. Maxeiner et al., 1986; M.S. Sotmann, 1991; T.W. Spalding, 2000]. Вероятно, более высокий тонус парасимпатической нервной системы и выраженная дыхательная аритмия, обусловленные высокой ФР, оказывают воздействие не только на психофизиологическую реактивность, но и на переработку информации в напряженных условиях деятельности; По данным И.А. Криволапчука (2004) школьники, проявляющие высокую ФР, характеризовались менее выраженной психофизиологической реактивностью в условиях тестирующих нагрузок: у данной группы детей отмечены меньшие величины ЧСС, амплитуды моды, индекса напряжения и большие значения медианы, моды и дыхательной аритмии при умственной и сенсомоторной работе, реализуемой с максимальной скоростью, в сравнении со школьниками с низкой ФР. В последние годы предложена концепция «вагусного тона», объясняющая связь индивидуальных различий в поведенческой реактивности, лицевой экспрессии, устойчивости внимания и регуляции эмоций с особенностями парасимпатической регуляции сердечного ритма [H.M Reims et al., 2005]. Считается, что дети и взрослые с высоким вагусным тоном обладают соответствующим уровнем вегетативных и поведенческих реакций на внешнюю стимуляцию. У них отмечается эффективная саморегуляция ФС, большая устойчивость внимания.

С другой стороны, В.А. Машин [2007] достижение значимого результата связывает с состоянием психической напряженности, обусловленным возникновением ментального стресса, активацией церебральных структур и сопровождающихся вегетативными реакциями. По данным Ф.З. Меерсона с соавт. (1981, 1988), А.М. Вейна (2000), Н.А. Фомина (2003) в регуляции приспособительного поведения и ответных реакций организма (включая вегетативные и эмоциональные проявления) лежит активация системы «миндалина – симпатический отдел автономной нервной системы – мозговое вещество надпочечников». Миндалевидное тело играет центральную роль в протекании эмоциональных процессов, центральное ядро формирует комплекс психофизиологических изменений, включая ответные реакции со стороны вегетативной нервной системы, запускает механизмы субъективного переживания тревоги (эмоционального напряжения). Ключевая роль принадлежит гипоталамусу, который, нейрогенно влияя на лимбические структуры, вызывает эмоцию тревоги, одновременно активируя симпатический отдел; в этих же временных рамках происходит осознание ситуации и принятие необходимых решений [Г.Г. Аракелов, 1995; В.А. Бодров, 2006; J.P. Henry, 1986; J.E. Le Doux, 1996]. Повышение с возрастом продуктивности умственной работы связано с морфофункциональными перестройками, совершенствованием модулирующей системы мозга [Д.А. Фарбер, 1978, 1988; Р.И. Мачинская с соавт., 1996; Р.И. Мачинская, 2004 и др.]. Следовательно, можно говорить о тесной взаимосвязи психофизиологических и нейровегетативных механизмов ответа на информационные нагрузки.

По данным И.А. Криволапчука (2008) увеличение информационной нагрузки при работе в максимальном темпе при наличии «угрозы наказания» обусловлено повышением активности модулирующей системы мозга за счет нарастания вклада подсистемы эмоциональной активации связанной с оборонительным поведением, по сравнению с активностью подсистемы неэмоциональной активации, обеспечивающей энергетическую составляющую деятельности. Это находило проявление в увеличении ситуативной тревожности, причем в большей степени у девочек. Возрастание уровня тревожности по мере увеличения сложности работы, по мнению автора, свидетельствует о преобладании непродуктивной активации и формировании психической напряженности.

Вышесказанное свидетельствует о наличии особенностей нейровегетативной регуляции у лиц с различным уровнем двигательной и умственной активности, у детей они наименее изучены.

Цель исследования: оценка гендерных особенностей возрастной динамики активности уровней нейровегетативной регуляции инотропной функции сердца у учащихся младших классов с различным уровнем умственных нагрузок (сравнительный анализ показателей ударного объема и его спектральных характеристик у детей-участников интеллектуально-игрового всеобуча и их сверстников).

В настоящем исследовании принимало участие 48 учащихся младшего школьного возраста (4-й класс), занимающихся по программе интеллектуально-игрового всеобуча на базе МОУ СОШ №100 г. Челябинска. Первая группа (основная) – участники всеобуча, вторая группа – сверстники группы контроля. Обследование проведено после зимних каникул (февраль) в первой половине дня, до начала учебных занятий в сции до нагрузки (проба 1) и после нагрузки (выполнение арифметических действий сложения и вычитания, проба 2). Проведен спектральный анализ показателей ударного объема сердца (УО). В каждом положении за 500 ударов сердца (ЭКГ) автоматически регистрировались абсолютные значения параметров и их вариабельность по методу быстрого преобразования рядов Фурье. Анализ колебательной активности показателей гемодинамики проведен в четырех диапазонах спектра: 1. ультра низкочастотный диапазон (УНЧ) – до 0,025 Гц (отражает активность метаболической регуляции); 2. очень низкочастотный диапазон (ОНЧ) – 0,025–0,075 Гц, отражает активность высших надсегментарных 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%.

У учащихся 4-х классов УО и его ОМС соответствовали поло-возрастным нормам и данным ряда авторов (Е.В. Быков с соавт., 2005; А.Р. Сабирьянов, 2005; Н.В. Сергеева, 2007; А.В. Ненашева, 2008), они увеличились по сравнению с второклассниками (А.В. Рязанцев, 2009), что отражает возрастную динамику этого показателя (табл. 1).

В сравнительном аспекте выявлено возрастное повышение мощности ОНЧ- (у девочек обеих групп), НЧ- (в 1,5–2 раза во всех подгруппах) и ВЧ-колебаний (в различных подгруппах степень увеличения различна). Гендерные различия заключаются в наличии у девочек более высокой мощности ОНЧ- (на 30–50%), НЧ-колебаний (15–20%) и ВЧ-колебаний (более чем в 2 раза, р<0,01) по сравнению с мальчиками. Имелись межгрупповые различия доли колебаний в УНЧ-диапазоне спектра; доля ОНЧ-колебаний была одинакова. Существенно выше у девочек значимость в регуляции инотропной функции парасимпатического отдела ВНС (доля ВЧ-колебаний). Проба с умственной нагрузкой привела к снижению УО с тенденцией к снижению ОМС (кроме мальчиков 1-йгруппы) и малозначимыми изменениями спектральных характеристик, в отличие от детей – 2-классников. У мальчиков 1-й группы была наиболее низкая величина мощности НЧ-колебаний. Кроме того, только у них имела место тенденция к возрастанию среднегрупповой величины мощности ОНЧ-колебаний, тогда как в других подгруппах динамика была противоположной. В этой связи необходимо рассмотреть показатели относительной мощности колебаний в УНЧ- и ОНЧ-диапазонах. У мальчиков 1-й группы была наиболее высокой значимость гуморальных факторов и надсегментарного уровня регуляции (доля ОНЧ-колебаний 38,67±1,06%) – более чем в 1,5 раза больше, чем у сверстников (25,63±1,14%, р<0,001). Значимость влияния симпатического отдела ВНС была максимальной у мальчиков контрольной группы.

Таблица 1.

Результаты спектрального анализа медленноволновой вариабельности ударного объема 4-классников в состоянии покоя (1) и после проведения пробы с умственной нагрузкой (2) (M±m)

Обращает внимание разнонаправленный характер динамики мощности ВЧ-колебаний: у девочек с тенденцией к снижению; у мальчиков – к увеличению, такого рода изменения были отмечены у девочек 2-х классов. Аналогичным образом изменялась также их относительная мощность. Следовательно, можно заключить, что возрастание парасимпатикотонических влияний на инотропную функцию миокарда в ответ на умственную нагрузку, как адаптивный вариант ответной реакции, у мальчиков формируется позднее, чем у девочек. Как дезадаптивный характер изменений нейровегетативной регуляции рассматривается выраженная симпатикотоническая регуляция инотропной функции после умственной нагрузки, что наиболее часто встречалось у мальчиков группы контроля.

Заключение. В целом, в нейровегетативной регуляции инотропной функции выявлены как возрастные и гендерные, так и адаптационные перестройки, связанные с систематическим влиянием умственных нагрузок на организма детей, занимающихся шахматами. Возрастные изменения заключаются в увеличении активности сегментарного уровня регуляции (абсолютной мощности НЧ- и ВЧ-колебаний), повышении симпатикотонических влияний в состоянии покоя; менее выраженном возрастании активности надсегментарного уровня регуляции инотропной функции (мощность ОНЧ-колебаний) в состоянии покоя и более высоком их уровне у девочек при пробе с умственной нагрузкой, а также повышении в целом роли надсегментарных структур при этой пробе (судили по относительной мощности ОНЧ- и НЧ-колебаний). Установлено повышение парасимпатикотонических влияний на вариабельность УО у девочек в более раннем возрасте (во 2-м классе), чем у мальчиков (в 4-м классе).

Представленные результаты позволяют судить о гетерохронности развития нейровегетативной регуляции насосной функции сердца. Как известно, в младшем школьном возрасте происходят морфофункциональные изменения сердечной мышцы, носящие во многом индивидуальный характер. В то же время, по данным литературы от 9 к 10 годам отмечено достоверное увеличение конечно-диастолического и конечно-систолического объемов полостей левого желудочка, а также УО [И.А. Криволапчук, 2004, 2006]. Показано, что в увеличении объема крови в ответ на физическую нагрузку в 5–6 – летнем возрасте основную роль играет гомеометрический механизм, а в 7–10 лет – как гомеометрический, так и гетерометрический механизмы. В наших исследованиях также установлено закономерное повышение ударного объема за 2-х летний интервал и выявлены механизмы его регуляции при пробе умственной нагрузки, также имеющие возрастно-половые различия.

Работа выполнена при поддержке Гранта МО РФ №4960 (2009 г.)

Отправить сообщение для: vdy-55@mail.ru
© 2009 Кафедра адаптивной физической культуры и медико-биологической подготовки ЮУрГУ
Дата изменения: 10.11.2009 15:33:25 +0500