Изменения показателей психомоторной координации у учащихся восьмых классов за период с 2004 по 2020 год

За последние несколько лет реализована программа информатизации образовательной среды, прошедшая проверку практикой в условиях дистанционного обучения во время пандемии коронавирусной инфекции. При несомненных «плюсах» такой трансформации в плане расширения возможностей педагогики всегда есть опасения по поводу наличия «минусов» в плане здоровья детей [1]. Особенно учитывая, что внедрение цифровых технологий происходит не только в образовательной среде, но и в сфере межличностных коммуникаций, и общее время использования различных устройств возрастает по мере взросления и социализации детей, от дошкольников к студентам [2].

Наверное, главное, что удалось выяснить разным группам исследователей в плане здоровья учащихся, – это отсутствие негативных последствий информатизации образования для когнитивных способностей учащихся, по крайней мере, дошкольников [3, 4]. Есть обоснованные опасения, что возрастание времени общения с компьютером и пользования разнообразными гаджетами снижает двигательную активность детей и подростков, что затрудняет формирование их физических качеств [5], причём это характерно скорее для школьников, чем для более младших возрастных групп дошкольного обучения [6]. Однако доказательств негативного влияния малоподвижного образа жизни на когнитивные возможности и академическую успеваемость учащихся не получено [7]. Описано наличие корреляций между уровнем физической подготовленности и успеваемостью [8], опосредуемых позитивным влиянием двигательной активности на исполнительную функцию [9], которая необходима для целенаправленного поведения, наряду с тормозным контролем, рабочей памятью, когнитивной гибкостью и способностью к планированию [10]. Однако имеющиеся данные о связи между малоподвижным поведением и исполнительной функцией у детей и подростков неубедительны [11].

Вместе с тем смена форм и способов подачи обучающего материала не может не отразиться на механизмах восприятия и обработки информации [12]. Это проявляется в том числе как изменение показателей психомоторной координации, которые можно оценить количественно.

Установлено, что показатели моторики (как мелкой, так и крупной) коррелируют с когнитивными способностями ребёнка, его возможностями понимать прочитанный текст и успеваемостью по точным наукам [13]. При поиске таких взаимосвязей наиболее информативными оказались показатели работы руками, связанные с проявлением ловкости [14] – способности перестраивать двигательные паттерны в зависимости от ситуации или задания. Для оценки реактивности важно проводить сопоставление ответов на стимулы разной модальности. Так, для человека ведущей сенсорной системой восприятия внешнего мира является зрительная [15], а реакция на звук является индикатором осознанности действия, поскольку аудиоинформация, обычно связанная со второй сигнальной системой, всегда осознаваема [16]. Эти подходы к оценке показателей психомоторной координации реализованы в приборном комплексе «компьютерный измеритель движений» (КИД). С его помощью в работах нашей лаборатории с учащимися начальной школы (1–4-й классы) с разным уровнем компьютерной нагрузки показано, при использовании компьютерных технологий в объёмах, в 2–3 раза превышающих актуальные гигиенические нормативы, происходят изменения показателей скорости и точности движений руками [17], латентных периодов реакции на стимулы разной модальности [18], а также функциональной асимметрии перечисленных показателей [19].

Целью данной работы стал сравнительный анализ показателей психомоторной коор- динации подростков 14–15 лет (учащиеся 8-х классов) в 2004 и 2020 годах, различающихся по уровню цифровизации образовательной среды.

Материалы и методы

В исследование включены результаты оценки показателей психомоторной координации 98 учащихся 8-х классов двух общеобразовательных школ, расположенных на окраинах Москвы. Подростки из одной школы обследованы в 2004 году, из другой школы – в 2020 году, общая характеристика выборок представлена в табл. 1. Все подростки были практически здоровы и входили в основную группу для занятий физической культурой. В обеих школах эксперимент проходил в конце февраля – начале марта. В 2020 году все измерения были завершены до введения ограничений и перевода школьников на дистанционное обучение в связи с пандемией COVID-19.

Показатели психомоторной координации оценивали по результатам выполнения моторных тестов (вращение горизонтального рычага движением руки в локтевом суставе) на приборе КИД. Прибор зарегистрирован Министерством здравоохранения (РФ № 29/ 03041202/5085-03 от 10 апреля 2003 г.), методика исследования психомоторной деятельности детей и подростков при оценке влияния образовательных технологий с использованием КИД утверждена и рекомендована к применению ЦГСЭН в г. Москве 27 августа 2001 г., № МОС.МУ 2.4.8.002-011. Соответствие протокола исследования международным (включая Хельсинкскую декларацию в редакции 2013 года) и российским законам о правовых и этических принципах научных исследований с участием человека было подтверждено решением Комитета по этике Института общей патологии и патофизиологии, протокол № 1, 22.01.2019. Информированное согласие родителей или законных представителей на проведение обследования было получено.

Принцип работы прибора и содержание тестовых заданий описаны нами ранее [10]. Двигательные тесты на КИД выполняются обеими руками, в очерёдности по выбору учащегося. При выполнении двигательной

Таблица 1

Table 1

Общая характеристика выборок

Characteristics of the studied groups

Группы (пол, год) / Groups (sex, year) n Средний возраст, лет / Mean age, years (M ± m) Возрастной диапазон, годы (мин; макс) / Age range, years (min, max) Девочки / Girls, 2004 34 14,46 ± 0,06 14,0; 15,2 Девочки / Girls, 2020 8 14,49 ± 0,13 14,4; 15,2 Мальчики / Boys, 2004 33 14,49 ± 0,06 14,0; 15,2 Мальчики / Boys, 2020 23 14,57 ± 0,09 13,9; 15,4 задачи оценивают следующие параметры движений: длительность цикла движения (ДЦД, с), время изменения двигательного стереотипа (ВИДС, с), ошибка сенсорной коррекции условных флексоров (ОКФ, %) и условных экстензоров (ОКЭ, %), плавность движения (ПД, %), латентные периоды простой сенсомоторной реакции на световой (ЛПС, с) и звуковой (ЛПЗ, с) стимулы. Кроме того, было использовано соотношение ЛПЗ/ЛПС, которое, как показано нами ранее, чувствительно к влиянию средовых факторов, включая факторы образовательной среды [11].

Для всех перечисленных показателей психомоторной координации мы использовали усреднённые для правой и левой руки величины. Моторную асимметрию оценивали отдельно, в %, по следующему принципу: для величин ДЦД, ВИДС, ОКФ, ОКЭ, ЛПС и ЛПЗ – чем ниже величина для правой руки (т. е. показатели лучше), тем более у ребёнка выражено правшество, для величины ПД – наоборот, правшество выше при более высоких (т. е. лучших) значениях для правой руки [12].

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакетов Statistica v. 7.0 (StatSoft, USA) и GraphPad Prism 6 (GraphPad

Software, США). Оценку нормальности полученных массивов данных проводили с помощью критерия Шапиро – Уилка. По результатам проверки межгрупповые сравнения проводили с использованием непараметрических методов: H -критерий Краскелла – Уоллеса – при множественных сравнениях групп, U -критерий Манна – Уитни – при попарном сравнении групп.

Результаты

Полученные данные свидетельствуют о том, что как у девочек, так и у мальчиков за оцениваемый период возросла скорость выполнения моторной задачи (снизилась величина ДЦД), но с потерей точности движений (возросли показатели ОКФ и ОКЭ) и плавности движений (показатель ПД) (табл. 2).

Следует особо обратить внимание, что показатели скорости и точности движений в абсолютных величинах изменились существенно – в 2–2,5 раза.

Показатель ВИДС остался на прежнем уровне. Также мы отмечаем возрастание скорости реакции на звуковой (ЛПЗ), но не на световой (ЛПС) стимулы. Соответственно, отношение ЛПЗ/ЛПС снизилось у всех подростков (рис. 1).

Таблица 2

Table 2

Усреднённые для правой и левой рук показатели психомоторной координации при тестировании на приборе КИД у девочек и мальчиков в разные годы и статистическая значимость различий между группами по году исследования

Psychomotor coordination of the right and left hands in girls and boys in different years and the statistical significance of differences between groups by year of study

Показатель / Parameter	Значения показателя / Value of parameters (Me (Q1; Q3))				H (df)
	Девочки / Girls		Мальчики / Boys
	2004	2020	2004	2020
ДЦД _ср. / DMC_mean	0,99 (0,83; 1,03)	0,51 ** (0,40; 0,71)	0,97 (0,73; 1,02)	0,50*** (0,42; 0,63)	41,228 (3, 98)
ВИДС_ср. / TMSC_mean	1,81 (0,54; 2,75)	1,04 (0,80; 1,47)	1,40 (0,66; 2,23)	1,21 (0,78; 2,02)	2,052 (3, 98)
ЛПС_ср. / LPL_mean	0,179 (0,164; 0,197)	0,161 (0,153; 0,172)	0,167 (0,155; 0,194)	0,177 (0,163; 0,194)	4,715 (3, 98)

Окончание табл. 2

Table 2 (end)

Показатель / Parameter	Значения показателя / Value of parameters (Me (Q1; Q3))				H (df)
	Девочки / Girls		Мальчики / Boys
	2004	2020	2004	2020
ЛПЗ_ср. / LPA_mean	0,287 (0,265; 0,299)	0,219*** (0,201; 0,234)	0,281 (0,264; 0,317)	0,223*** (0,209; 0,247)	47,494 (3, 98)
ОКФ_ср. / ECF_mean	4,67 (3,85; 6,18)	11,53*** (7,94; 12,94)	4,61 (4,18; 5,43)	10,76*** (9,72; 14,66)	56,125 (3, 98)
ОКЭ_ср. / ECE_mean	4,07 (3,66; 5,13)	11,25*** (8,18; 17,17)	4,26 (3,50; 5,30)	9,94*** (6,67; 16,58)	44,886 (3, 98)
ПД_ср. / SM_mean	85,7 (84,3; 87,6)	71,0*** (48,1; 78,0)	83,9 (80,3; 86,2)	64,9* (44,7; 85,8)	25,099 (3, 95)

Данные представлены в виде медианы (Me) и межквартильного размаха (Q1; Q3). Межгрупповые различия рассчитаны по критерию Краскела-Уоллиса ( H ).

Показатели: ДЦД – длительность цикла движения (с), ВИДС – время изменения двигательного стереотипа (с), ЛПС – латентный период простой сенсомоторной реакции на световой стимул (с), ЛПЗ – латентный период простой сенсомоторной реакции на звуковой стимул (с), ОКФ – ошибка сенсорной коррекции условных флексоров (%), ОКЭ – ошибка сенсорной коррекции условных экстензоров (%), ПД – плавность движений (%).

Статистически значимые отличия от 2004 года (по критерию Данна): * p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,001.

The data are presented as Me and IQR. Intergroup differences calculated by Kruskal–Wallis test (H).

Parameters: DMC – Duration of the Movement Cycle (s), TMSC – Time of Movement Stereotype Change (s), LPL – Latent Period of a Simple Sensorimotor Reaction to Light Stimuli (s), LPA – Latent Period of a Simple Sensorimotor Reaction to Acoustic Stimuli (s), ECF – Error of Sensory Correction of Conditional Flexors (%), ECE – Error of Sensory Correction of Conditional Extensors (%), SM – Smoothness of Movements (%).

Statistically significant differences from 2004 (according to Dunn's multiple comparisons test): * p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001.

2004    2020    2004    2020

девочки / girls    мальчики / boys

Рис. 1. Степень превышения латентного периода простой сенсомоторной реакции на звуковой стимул над латентным периодом реакции на световой стимул (отношение ЛПЗ/ЛПС). Данные представлены в виде медианы (Me) и межквартильного размаха (Q1; Q3), с индивидуальными значениями. Межгрупповые различия рассчитаны по критерию Краскела – Уоллиса (H)

Fig. 1. Excess of reaction time to acoustic stimulus over reaction time to light stimulus (LPA/LPL). The data are presented as median (Me) and interquartile range (Q1; Q3), with individual values. Intergroup differences were calculated using the Kruskal–Wallis test ( H )

По показателям асимметрии было обнаружено приближение всех показателей к обоерукости. Так, у девочек за оцениваемый период снизилось преобладание правшества для показателя точности движений ОКФ и преобладание левшества (на уровне тенденции) для показателей ВИДС и ОКЭ (рис. 2). У мальчиков преобладание правшества также снизилось для ОКФ, но возросло для ДЦД (рис. 3).

Для проверки возможного влияния на показатели психомоторики подростков в разные годы изменений в работе самого прибора КИД мы провели анализ результатов тестирования одного из авторов. Использовали данные за 2006–2011 годы (всего 8 записей) и результаты тестирования, проведенного в дни работы со школьниками в 2020 году (всего 5 записей). Обнаружено, что за этот период произошло только возрастание ЛПС и сдвиг

• 2020

0.236

0.096

0.279

0.320

0.006

0.078

0.344

Рис. 2. Асимметрия (в %, положительные значения – правость, отрицательные – левость) показателей психомоторной координации у девочек. Обозначения показателей – как в табл. 1. Данные представлены в виде медианы (Me) и межквартильного размаха (Q1; Q3). Справа приведена статистическая значимость различий между 2004 и 2020 годом по критерию Манна – Уитни (U)

Fig. 2. Asymmetry (%, positive values – right, negative – left) data for psychomotor coordination in girls. Parameters as shown in table 1. The data are presented as median (Me) and interquartile range (Q1; Q3). On the right is the statistical significance of the differences between 2004 and 2020 according to the Mann–Whitney test ( U )

асимметрия / asim m etry

Рис. 3. Асимметрия (в %, положительные значения – правость, отрицательные – левость) показателей психомоторной координации у мальчиков. Обозначения – как на рис. 2

Fig. 3. Asymmetry (%, positive values – right, negative – left) data for psychomotor coordination in boys. Parameters as shown in Fig. 2

моторной асимметрии в сторону правшества ДЦД и ВИДС (табл. 3).

Обсуждение

Результаты сравнительного анализа эффективности выполнения моторных тестов одним из авторов исследования показали только сдвиги, ассоциированные с возрастом – снижение реактивности. Небольшой сдвиг в сторону большей эффективности правой руки может быть обусловлен её большей вовлеченностью в многолетнюю рутинную работу, в том числе на консоли компьютера. В любом случае, эти данные исключают влияние технической составляющей на выявленные сдвиги в показателях психомоторики подростков.

Улучшение скоростных показателей работы на приборе КИД при потере точности движений были описаны нами ранее у учащихся начальной школы с высоким уровнем компьютерной нагрузки [17], с максимальными проявлениями в весенних тестированиях. Стоит отметить, что в том исследовании уровень компьютерной нагрузки на сказался на ПД. Также в весенних обследованиях в той же выборке младшеклассников описано снижение отношения ЛПЗ/ЛПС [18]. Видно, что перечисленные сдвиги показателей психомото- рики в двух выборках совпадают не полностью, но не противоречат друг другу: как у подростков в 2020 году по сравнению с их сверстниками в 2004, так и у учащихся 4–5-х классов со сверхнормативной компьютерной нагрузкой при работе на приборе КИД весной обнаружены более быстрые, но менее точные двигательные навыки с лучшей реактивностью на звуковые стимулы. Различия по другим показателям могут быть обусловлены как онтогенетическими особенностями психомоторики у школьников разного возраста, так и различной степенью воздействия возмущающего фактора, в данном случае – разным уровнем компьютерной нагрузки, даже с учетом гигиенического нормирования. Стоит обратить внимание, что у учащихся младших классов изменения показателей психомоторики были не столь драматичны в абсолютных величинах, как у подростков. В данной работе уместно говорить не об изменении, а о коренной перестройке двигательных стереотипов при выполнении моторных задач.

Отдельно следует остановиться на показателях функциональной асимметрии. Известно, что латерализация функций головного мозга в значительной степени определяется генетическими факторами [19], но конечный результат может быть модифицирован под

Таблица 3

Table 3

Усреднённые персональные данные одного из авторов статьи в 2006–2011 и 2020 годах

Average personal data of one of the authors of the article in 2006–2011 and 2020

Показатели Parameter	2006–2011 ( n = 8)		2020 ( n = 5)
	Me (Q1; Q3)	Асимметрия / Asymmetry	Me (Q1; Q3)	Асимметрия / Asymmetry
ДЦД / DMC	0,51 (0,48; 0,52)	2,22 (–2,03; 4,48)	0,54 (0,47; 0,61)	10,59 * (8,89; 12,28)
ВИДС / TMSC	1,14 (0,93; 0,64)	3,75 (–25,35; 7,30)	1,53 (0,98; 2,09)	76,83 * (60,00; 93,66)
ЛПС / LPL	0,176 (0,166; 0,180)	–0,09 (–7,14; 5,33)	0,184 * (0,182; 0,184)	–5,34 (–10,83; 1,85)
ЛПЗ / LPA	0,232 (0,175; 0,296)	–2,63 (–5,22; 1,52)	0,241 (0,232; 0,249)	–2,79 (–11,38; 5,78)
ЛПЗ/ЛПС / LPA/LPL	1,34 (1,02; 1,68)	–	1,31 (1,26; 1,36)	–
ОКФ / ECF	4,44 (3,64; 4,93)	30,29 (–9,74; 63,35)	5,60 (3,11; 8,09)	14,36 (–4,87; 33,14)
ОКЭ / ECE	4,73 (3,45; 5,64)	54,78 (–2,03; 88,87)	6,23 (5,37; 7,09)	14,17 (–5,34; 28,00)
ПД / SM	92,64 (89,39; 94,08)	1,18 (0,32; 7,78)	89,73 (89,64; 89,82)	10,47 (6,95; 13,99)

Примечание. Межгрупповые различия рассчитаны по критерию Манна – Уитни ( U ). Остальные обозначения – как для табл. 2.

влиянием средовых и эпигенетических факторов [20]. В частности, модулирующий эффект могут оказывать условия стресса – через изменения в работе нервной и гуморальной регуляции и по эпигенетическим механизмам [21]. У человека особое влияния на функциональную асимметрию мозга оказывает вторая сигнальная система, что особенно ярко манифестируется при переходе к систематическому школьному обучению, т. е. в начальной школе. Это проявляется в виде растущего предпочтения визуального поиска слева направо от дошкольников к второклассникам [22] и как увеличение правой латерализации лобнотеменной сети с возрастом во время выполнения задач зрительно-пространственной памяти и зрительно-пространственного поиска [23].

Ранее у учащихся начальной школы с высокой компьютерной нагрузкой мы выявили усиление левшества для ОКФ и правшества – для ВРС [24]. В данной работе у подростков были обнаружены сдвиги асимметрии точности работы флексоров – снижение степени правшества (приближение к обоерукости). Мы интерпретируем наши результаты как изменение у детей и подростков паттерна управления движениями рук под влиянием длительного и частого общения с разными вариантами консоли компьютера и гаджетов. Для тех, кто имеет значительный опыт работы с цифровыми технологиями, выполнение двигательной задачи на приборе КИД не представляет сложности, в отличие от детей в 2004 году, впервые встретившихся с подобной задачей. Соответственно, у детей с разным уровнем компьютерной нагрузки, и у подростков в 2004 и в 2020 годах могут быть разные паттерны активации структур мозга, соответствующие «новичкам» и «профессионалам» [25]. Обнаруженные сдвиги показателей функциональной асимметрии головного мозга соответствуют также клиническим данным о преобладании правополушарной активности по моторным и когнитивным функциям у ин-тернет-зависимых лиц [26] – у тех, кто проводит в цифровом мире существенную часть своей жизни, и об активации правого полушария у детей с возрастными нарушениями координации движений в динамике их нейрореабилитации [27]. Важно также отметить, что общий характер сдвигов асимметрии свидетельствует о снижении степени латерализа-ции моторной и сенсорной функций и приближении её оценки в обоерукости.

Поскольку измерения показателей психомоторики проведены в одной и той же местности, с отсутствием за интервал наблюдения (2004–2020 гг.) природных катаклизмов и социально-экономических потрясений, мы убеждены, что причину таких сдвигов следует искать в изменении социальной среды обитания, возможно, что в первую очередь – в её тотальной цифровизации. Мы полагаем, что изменения показателей психомоторики связаны с уходом от ручного письма к работе на разных вариантах консолей и формированием паттерна движений, акцентирующего более быстрое взаимодействие с компьютером.

Заключение

Результаты сравнительного анализа показателей психомоторной координации (при помощи инструментальных методов) у учащихся 8-х классов в 2004 и 2020 годах показали, что за оцениваемый период произошли радикальные изменения в способности 14– 15-летних подростков выполнять руками незнакомые двигательные задачи. Движения стали более быстрыми, но менее точными и менее плавными. Кроме того, у них улучшились показатели реактивности на звуковые стимулы. Оценка асимметрии показателей выявила признаки активации правого полушария и снижения степени латерализации головного мозга в целом.