Физиологическое обоснование оптимизации двигательной нагрузки для мальчиков 8-10 лет на уроке физической культуры

Проблема совершенствования физического воспитания в общих средних образовательных учреждениях продолжает оставаться актуальной, поскольку не удается остановить снижение здоровья школьников на всех ступенях школьного обучения [1, 2]. При ускоренном изменении образа жизни детских контингентов в сторону гипокинезии и психоэмоционального напряжения вследствие высоких учебных нагрузок в новой парадигме «электронной школы» возрастает роль физического воспитания детей в образовательных учреждениях [3].

Неправильное распределение физических нагрузок на уроке физической культуры при- водит к снижению его ценности как средства развития и формирования здоровья, поскольку урок не достигает своей цели – повышения физических качеств и тренированности, формирования резервов адаптации и здоровья учащихся [1, 4, 7, 8]. Это указывает на необходимость более глубокой и всесторонней физиолого-педагогической оценки урока физической культуры и внесения соответствующих коррективов в его проведение [5, 7, 8].

Материалы и методы исследования.

Исследование проходило в г. Тольятти с сентября 2019 по май 2020 г. на базе школы МБОУ № 90 и было поделено на три этапа.

Для оценки различий в уровне исследуемого признака в начале и в конце эксперимента в ЭГ и КГ применялся U-критерий Манна – Уитни. Оценка кардиоинтервалограмм и анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) проводились с помощью аппаратно-программного комплекса «Варикард 2.51» [6]. Зеленым цветом на рисунках обозначаются показатели физиологической нормы, желтым цветом – донозологические состояния, красным цветом – срыв адаптации [6].

Обоснование формирующих воздействий на основе использования метода дифференцированных двигательных нагрузок на уроке ФК. При выборе объема и интенсивности физической нагрузки на уроках физической культуры, используемой как формирующее воздействие, существенное значение имеет продолжительность интервала двигательной активности и отдыха между повторными нагрузками [1]. Если нагрузки невелики и отдых между ними достаточен, то школьники работают при аэробном энергообеспечении; если нагрузки большие, а отдых мал, то работа происходит при нарастании «кислородного долга» и переходе к снижению энергообеспечения в условиях анаэробного состояния метаболических процессов. Необходимо учитывать, что увеличение числа повторений упражнений в аэробных условиях повышает функциональные возможности кислородтранспортной системы и физическую работоспособность, а при увеличении числа повторений в анаэробных условиях наступает истощение механизмов энергообеспечения и снижаются функциональные возможности организма занимающихся [2]. Это позволило выполнять упражнения мальчикам с разным ТВР с необходимой продолжительностью, интервалом отдыха и количеством повторений на занятии. Для обеспечения выполнения учащимися двигательной активности в аэробной зоне энергообеспечения и предотвращения ослабления процессов энергопродукции при мышечной работе [1, 7, 8].

Результаты исследования и обсуждение. Результаты определения показателей сердечно-сосудистой системы являются одним из ведущих методов диагностики функционального состояния и адаптационных возможностей организма школьников [3, 8].

Основываясь на описании регуляторных типов Н.И. Шлык [8], у детей с I ТВР наблюдается умеренное преобладание симпатической регуляции, это приводит к избыточности симпатических влияний, высокой степени мобилизации системы кровообращения, а также свидетельствует об увеличении активности надсегментарной составляющей генерации ритма сердца. У этих детей наблюдается высокий индекс напряжения SI и повышенная частота сердечных сокращений (ЧСС), дизре-гуляторные проявления в деятельности ЦНС. Они выполняли упражнения, направленные на повышение физической подготовленности и тренированность с дозированной физической нагрузкой. При этом наблюдается снижение симпатической активности, сбалансированность нейрорегуляторного влияния на функциональные системы организма при систематических тренирующих физических воздействиях [1, 4] (рис. 1).

Особенности ВСР у детей с II ТВР заключаются в выраженном преобладании симпатической регуляции сердечного ритма, резком увеличении активности центральной регуляции, сниженном функциональном потенциале регуляторных систем, наблюдается более вы-

Основные показатели сердечного ритма

Наименование	Знач	Норма
Частота пульса (HR), уд/мин	86"	55-80
Среднее квадр. отклонение (SDNN), мс	73,5	30-100
Коэффициент вариации (CV), %	10,5	3-12
Стресс-индекс (Я), усл.ед.	156*	50-150
Индекс централизации (IC), усл.ед.	0,8"	2-8
ПАРС (IRSA), усл.ед.                    (2, -2)	4*	1-3
Число аритмий (NArr), %	0,0	0-4
Мощность HF, %	54,6“	10-30
Мощность LF, %	34,5	15-45
Мощность VLF, %	10,9“	20-60
TP, мс1	5341"	800 - 1500

Рис. 1. Показатели ВСР у школьников с I ТВР

Fig. 1. HRV indicators in Type I students

Основные показатели сердечного ритма

Наименование	Знач	Норма
Частота пульса (HR), уд/мин	84”	55 - 80
Среднее квадр. отклонение (SDNN), мс	45,2	30-100
Коэффициент вариации (CV), %	6,8	3-12
Стресс-индекс (SI), усп.ед.	238“	50-150
Индекс централизации (IC), усп.ед.	3,0	2-8
ПАРС (IRSA), усп.ед.                    (5, -1)	6*	1 -3
Число аритмий (NArr), %	о.о	0-4
Мощность HF, %	24,9	10-30
Мощность LF, %	58,6"	15-45
Мощность VLF, %	16,5*	20-60
ТР, мс1	3093"	800-1500

Рис. 2. Показатели ВСР у школьников с II ТВР Fig. 2. HRV indicators in Type II students

Основные показатели сердечного ритма

Наименование	Знач	Норма
Частота пульса (HR), уд/мин	68	55-80
Среднее квадр. отклонение (SDNN), мс	60,1	30-100
Коэффициент вариации (CV), %	6,5	3-12
Стресс-индекс (SI), усп.ед.	55	50-150
Индекс централизации (IC), усп.ед.	5.4	2-8
ПАРС (IRSA), усп.ед.                    (1,-2)	3	1 -3
Число аритмий (NArr), %	0,0	0-4
Мощность HF, %	15,6	10-30
Мощность LF, %	30,1	15-45
Мощность VLF, %	54,3	20-60
ТР, мс2	2689"	800-1500

Рис. 3. Показатели ВСР у школьников с III ТВР Fig. 3. HRV indicators in Type III students

сокий индекс напряжения SI и ЧСС (рис. 2). При этом подавляются процессы саморегуляции, снижаются адаптационные возможности и поддержание нормального уровня функционирования ЦНС достигается при значительном функциональном напряжении регуляторных систем организма детей. Для детей предлагались упражнения по методу «стретчинг» для растягивания связок и мышц, повышения гибкости тела. Этот метод способствует снижению мышечного тонуса, расслаблению, улучшению трофики за счет усиления кровообращения в мышцах. Влияние стретчинга на ЦНС проявляется в снижении симпатической активности и регуляции процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга для достижения сбалансированности ЦНС [2, 4].

Мальчики, имеющие умеренное преобладание автономной регуляции III ТВР, адаптируются к физическим нагрузкам за счет напряжения центральных структур регуляции, при этом значительно и достоверно возрас- тают значения АМо50 – условного показателя активности симпатического звена регуляции, SI-индекса напряжения, соответственно, уменьшаются показатели суммарной мощности спектра ВСР (ТР-, HF-, LF- и VLF-волн) (рис. 3). Эти данные свидетельствуют о наиболее оптимальном взаимодействии между симпатическим и парасимпатическим отделом ВНС и центральными структурами в процессе регуляции сердечного ритма. Это состояние организма можно принять за физиологическую норму функционального состояния регуляторных систем, отражающих высокие адаптационные возможности организма (рис. 3) [3, 4].

У детей с IV ТВР наблюдается выраженное преобладание автономной регуляции, в сравнении с I, II, III типами, выявлена самая низкая ЧСС, наибольшие показатели длительности кардиоинтервалов (R–R), разброса кардиоинтервалов (MxDMn), низкие значения индекса напряжения SI (рис. 4) [8]. Отмечается также более длительное восстановление

Основные показатели сердечного ритма

Наименование	Знач	Норма
Частота пульса (HR), уд/мин	67	55-80
Среднее квадр. отклонение (SDNN), мс	71,5	30-100
Коэффициент вариации (CV), %	8,0	3-12
Стресс-индекс (SI), усл.ед.	44*	50-150
Индекс централизации (IC), усл.ед.	3,3	2-8
ПАРС (RSA), усл.ед.                  (1,-2)	3	1-3
Число аритмий (NArr), %	0,0	0-4
Мощность HF, %	20,3	10-30
Мощность LF, %	51,4”	15-45
Мощность VLF, %	27,3	20-60
ТР, мс1	1433	300-1500

Рис. 4. Показатели ВСР у школьников с IV ТВР Fig. 4. HRV indicators in Type IV students

Таблица 1

Table 1

Количество мальчиков в начале и конце исследования с различным ТВР в ЭГ и КГ

The number of boys (EG and CG) with different types of autonomic regulation at the beginning and end of the study

Тип вегетативной регуляции Type В начале исследования At the beginning of the study (n = 30) В конце исследования At the end of the study (n = 30) ЭГ / EG КГ / CG ЭГ / EG КГ / CG I ТВР / Type I 6 6 5 6 II ТВР / Type II 10 11 8 10 III ТВР / Type III 9 8 14 9 IV ТВР / Type IV 5 5 3 5 после физической нагрузки, в связи с этим для них были предложены подвижные игры и эстафеты. На нормализацию кровотока направлена кратковременная, с периодическими повторами физическая нагрузка во время подвижных игр, что содействует развитию адаптационных реакций организма мальчиков и снижению преобладания парасимпатической активности [1, 4, 8].

В результате формирующих воздействий тренирующей двигательной нагрузки, дифференцированной в зависимости от ТВР, выполняемой мальчиками на уроках ФК, в конце исследования, на контрольном этапе ПЭ наблюдается перераспределение количества детей с I, II и IV ТВР в III сбалансированный тип (табл. 1).

На рис. 5 представлены волнообразные кривые распределения SI-индекса напряжения регуляторных систем у обследуемых ЭГ и КГ, на которых можно проследить динамику SI-стресс-индекса учеников с различными ТВР в процессе исследования. Линейная функция определяет тенденцию изменений признака по оси Y и обозначает сходство в начале и отличия в КГ и ЭГ в конце эксперимента. При этом наблюдается значительное снижение показателей стресс-индекса SI в I и II типе ВСР и небольшое увеличение в IV ТВР, что указывает на эффективность воздействия сбалансированного распределения физических нагрузок с учетом ТВР учащихся на уроке физической культуры в ЭГ (см. рис. 5).

Сравнение данных ЭГ и КГ в конце эксперимента свидетельствует о существенных различиях в показателях HR и Si в группе с I и II и IV типом на уровне p ≤ 0,01 и на уровне p ≤ 0,05 группах с III ТВР (табл. 2).

Полученные в проведенном исследовании данные показывают, что в онтогенетический период первого и второго детства необходимо особенно тщательно и обоснованно подбирать и дозировать, искать и находить оптимизирующие воздействия формирующей двигательной активности при занятиях физической культурой на интенсивно развивающийся организм ребенка.

Рис. 5. Показатели Si у школьников с I, II, III, IV ТВР

Fig. 5. Stress index (SI) in schoolchildren with different types of autonomic regulation

Таблица 2

Table 2

Результат применения U-критерия Манна – Уитни для оценки различий в уровне исследуемых признаков HR и SI в начале и в конце эксперимента в ЭГ и КГ

Results of the Mann – Whitney U-test for the assessment of differences in HR and SI at the beginning and at the end of the experiment (EG and CG)

Тип вегетативной регуляции Type		В начале исследования At the beginning of the study	В конце исследования At the end of the study
		ЭГ/ КГ EG / CG	ЭГ/ КГ EG / CG
I ТВР / Type I	HR	7,4	1,8**
	SI	7,8	1,5**
II ТВР / Type II	HR	31,1	10,8**
	SI	32,6	12,5**
III ТВР / Type III	HR	21,3	26,8*
	SI	24,2	26,1*
IV ТВР / Type IV	HR	4,7	0,83*
	SI	5,6	0,74*

Примечание. Значимость различий U_эмп при p ≤ U_0,05 (*), и U_эмп при p ≤ U_0,01 (**).

Установлено, что выраженные структурные и функциональные изменения в вегетативной нервной системе ребенка приходятся на период первого и второго детства. В возрасте 8–10 лет у детей наблюдается сильнейший поток симпатической импульсации или парасимпатических влияний на различные органы и системы, то есть значительное преобладание (доминирование) функционирования одного из отделов вегетативной нервной системы [4]. Таких детей с особен- ностями вегетативной регуляции относят в группу здоровых, но имеющих значительное напряжение ресурсов адаптации, что в конечном итоге может способствовать срыву физиологических функций. Именно неустойчивый вегетативный баланс детей в этом возрасте проявляется в различной переносимости физических нагрузок, что свидетельствует о необходимости применения типологически дифференцированных занятий физической культурой.

Выводы

• 1.    Проведенное исследование подтвердило необходимость учитывать ТВР при дозировании двигательных нагрузок на уроках физической культуры в младших классах.

• 2.    Низкая толерантность младших школьников к двигательным нагрузкам на уроке физической культуры без дифференцированного подхода к их подбору может привести к деза-даптивным реакциям организма детей, истощению их адаптационных возможностей и ухудшению здоровья